universidad nacional de ingenieria tesis ingeniero de minas gerardo
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGIA, MINERA Y METALURGICA
“PROPUESTA DE UN SISTEMA DE VENTILACION, APLICANDO TECNOLOGIAS DE INFORMACION Y MANEJO
DE ESCENARIOS TECNICO ECONOMICO EN LA UNIDAD PRODUCTIVA SAN CRISTOBAL, DE MINERA BATEAS SAC”
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO DE MINAS
ELABORADO POR:
GERARDO, CHAMBERGO ORIHUELA
ASESOR ING. ELVIS VALENCIA CHAVEZ
LIMA-PERU
2013
ii
DEDICATORIA
A Dios, mi hija, esposa y madre por su apoyo incondicional y la fuerza que me
dieron para culminar esta etapa de mi carrera.
iii
AGRADECIMIENTO
A mi alma mater FIGMM de la Universidad Nacional de Ingeniería a mis
profesores ingenieros: Pedro Tinoco, José Corimanya, David Rojas, Elvis Valencia
Isaac Ríos y Javier Díaz Chavez por el conocimiento y expertís, que nos brindaron
en la universidad, con el objetivo de hacernos competitivos.
A todos mis compañeros y amigos de Minera Bateas por su apoyo durante los
cuatro años que pude compartir experiencias, en especial a los ingenieros Jorge
Ganoza, Arturo Salvador y Alberto Chumacero por su dedicación y enseñanza
otorgada.
A mi familia en general por estar siempre dándome esa fuerza para continuar y
cumplir mis objetivos.
iv
RESUMEN
El presente documento está enmarcado en el desarrollo de una propuesta para
sistema de ventilación en la mina Animas de la Unidad Productiva San Cristóbal
según registro en el ministerio de energía y minas del Perú que es llamada
comúnmente minas Caylloma de Minera Bateas SAC.
La propuesta es el planteamiento de un sistema de ventilación (adquisición de
ventiladores y excavación de chimeneas) para un nivel de producción mayor al
actual (de 1,200 tpd a 1,600 tpd) aplicando, variadores de velocidad, sistema de
control bajo fibra óptica y consola de control, cuyo tiempo estimado asciende a dos
años con una inversión de USD 692,297.
La producción de la unidad minera es de 1,200 tpd proveniente de tres zonas,
mina Ánimas, mina Bateas y mina Santa Catalina. Siendo la mina Ánimas la de
mayor aporte de producción de minerales, en promedio 90% de 1,200 tpd, en esta
mina se aplica el método de explotación corte y relleno ascendente con un mayor
nivel de mecanización comparado con las minas Bateas y Santa Catalina.
En la mina Ánimas, se explota las vetas Ánimas y Animas NE con un ancho
promedio de 4.6 m el cual utiliza una mayor cantidad de equipos diésel, generando
un requerimiento de ventilación de 341,212 cfm.
v
Producto del diagnóstico realizado, el sistema de ventilación de la mina Ánimas
se evidenció una deficiencia en la cobertura general de la ventilación, llegando esta
solo a cubrir el 73% de la demanda total.
Para los trabajos de profundización y expansión al Nor Este de la mina Ánimas,
se incrementará el grado de contaminación por no contar con un planeamiento de
ventilación.
Se estima mantener el ritmo de producción actual (1,200tpd) en el corto y
mediano plazo, aunque las reservas y los recursos minerales (medidos e indicados)
permiten sostener una producción superior al actual, se estima un ritmo de
1,600tpd, el cual reduciría la vida de la mina de 14 años a 11 años.
El nuevo requerimiento de ventilación para una producción de 1,600tpd asciende
a 505,499cfm, y demandara una potencia de energía de 463.5hp; dimensionamiento
de la propuesta.
Una oportunidad de optimización de la propuesta, está en el adecuado control
del consumo de energía por cambio de turno, paradas programadas, alimentación,
revisión de labores, check list, etc. Para el caso de la mina Caylloma estas
actividades que representan 5 horas en un turno de 12 horas de trabajo. Evidenciada
esta deficiencia se plantea la necesidad de implementación de variadores de
velocidad que permitan regular la velocidad del motor de cada ventilador principal
en las horas de baja productividad.
Se consideró una reducción al 70% de ventilación generando esto un ahorro de
energía por año de 749,666 kw-h.
La propuesta final considera la adquisición e instalación de 02 ventiladores de
100,000cfm adicionales a los actuales, excavación de 02 chimeneas con equipos
raise borer de 2.1m de diámetro al nor este; adquisición de 04 variadores de
velocidad, instalación de red de fibra óptica, puntos de monitoreo y consola de
control de equipos. El tiempo de implementación asciende a dos años con una
inversión de USD 692,297. La propuesta en mención permite una generación de
valor de USD 438,487.
vi
INDICE
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. ix LISTA DE TABLAS ................................................................................................... xi LISTA DE ANEXOS ................................................................................................. xii INTRODUCCION ..................................................................................................... 13 CAPITULO I: MARCO CONCEPTUAL ............................................................... 16 1.1 Leyes de Kirchof ................................................................................................... 16
1.1.1 Primera Ley de Kirchof ............................................................................... 16 1.1.2 Segunda Ley de Kirchof .............................................................................. 16 1.1.3 Algoritmo de Hardy Cross .......................................................................... 17
1.2 Fundamentos de ventilación en minas subterráneas ............................................. 18 1.2.1 Aire de Mina ................................................................................................ 18 1.2.2 Densidad de Aire ......................................................................................... 18 1.2.3 Diferencia de presión de aire ....................................................................... 18 1.2.4 Resistencia de Flujo de aire ......................................................................... 19 1.2.5 Perdida por fricción ..................................................................................... 19 1.2.6 Potencia de Energía ..................................................................................... 20 1.2.7 Reguladores ................................................................................................. 20 1.2.8 Flujo de aire ................................................................................................. 21 1.2.9 Flujo de aire en paralelo .............................................................................. 22 1.2.10 Flujo de aire en Serie ................................................................................. 23 1.2.11 Ventilación Natural .................................................................................... 24 1.2.12 Ventilación Mecánica ................................................................................ 24 1.2.14 Ventiladores Axiales .................................................................................. 24 1.2.15 Ventiladores Centrífugos ........................................................................... 25 1.2.16 Curva característica de mina subterránea .................................................. 25
1.3 Aplicaciones computarizadas en ventilación de minas. ......................................... 26 1.3.1 Sistemas de control y monitoreo .................................................................. 26 1.3.2 Sistema experto en ventilación de minas ..................................................... 26 1.3.3 Simulador computacional Ventsim .............................................................. 27
1.4 Variadores de velocidad ......................................................................................... 27 1.4.1 Aplicaciones ................................................................................................ 28 1.4.2 Aplicación de variadores de velocidad ........................................................ 29 1.4.3 Reducción de costo aplicando variador de velocidad .................................. 30
1.5 Ttecnologías de información .................................................................................. 31 CAPITULO II. MARCO CONTEXTUAL ............................................................ 32 2.1 Aplicación de tecnologías de información en ventilación de minas en el complejo minero de Nevada Barrick Goldstrike – USA ............................................. 33 2.2 Aplicación de tecnologías de información en ventilación de minas de la unidad minera el teniente de Codelco - Chile .......................................................................... 35 2.3 Aplicación de tecnologías de información en ventilación de minas de la unidad económica de Yauli, Volcan Cía. Minera - Perú ......................................................... 36 CAPITULO III. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION .......................... 38 3.1 Procesamiento Metodológico ................................................................................. 39
3.1.1 Fase Exploratoria ......................................................................................... 39 3.1.2 Fase Cuantitativa ........................................................................................ 39
vii
CAPITULO IV. CASO DE ESTUDIO SISTEMA DE VENTILACION MINA ANIMAS, UNIDAD CAYLLOMA. .......................................................................... 41 4.1 Locación ................................................................................................................. 41 4.2 Infraestructura ........................................................................................................ 42 4.3 Producción ............................................................................................................. 43
4.3.1 Mina Ánimas ............................................................................................... 43 4.3.2 Mina Bateas ................................................................................................. 44 4.3.3 Mina Santa Catalina ..................................................................................... 45
4.4 Exploración – Geología.......................................................................................... 46 4.4.1 Geología Regional ....................................................................................... 46 4.4.2 Geología Local ............................................................................................. 47 4.4.3 Propiedad Geológica .................................................................................... 50 4.4.4 Mineralización Epitermal ............................................................................ 50 4.4.5 Alteración Hidrotermal ................................................................................ 50 4.4.6 Descripción de zonas mineralizadas ............................................................ 51
4.5 Recursos y Reservas ............................................................................................... 56 4.5.1 Recursos Minerales ...................................................................................... 56 4.5.2 Reserva Mineral ........................................................................................... 57
4.6 Diagnóstico del sistema de ventilación actual de la Mina Animas de la Unidad Caylloma de Minera Bateas ......................................................................................... 59
4.6.1 Descripción del sistema actual de ventilación ............................................. 59 4.6.2 Ventilación Principal ................................................................................... 60 4.6.3 Ventilación Auxiliar .................................................................................... 61 4.6.4 Actividades desarrolladas para el diagnostico ............................................. 62
CAPITULO V. ANALISIS DE RESULTADOS ..................................................... 69 5.1 Análisis y simulación del sistema actual de ventilación ........................................ 69 5.2 Planeamiento de producción y ventilación de la mina Ánimas ............................. 70
5.2.1 Plan de producción actual ............................................................................ 71 5.2.2 Plan de Producción a largo Plazo ................................................................ 71 5.2.3 Planeamiento de la Ventilación ................................................................... 74 5.2.4 Alternativas de dimensionamiento del sistema ventilación ......................... 78
5.3 Optimización de la propuesta ................................................................................. 83 5.3.1 Aplicación de variadores de velocidad ........................................................ 83 5.3.2 Aplicación de sistemas de control a través de tecnologías de información. 86 5.3.3 Costo Operativo ........................................................................................... 87 5.3.4 Inversión de Capital ..................................................................................... 87 5.3.5 Inversión de Sostenibilidad de la operación ................................................ 89 5.3.6 Inversión de Plan de Cierre .......................................................................... 90 5.3.7 Inversión en tecnología ................................................................................ 91 5.3.8 Evaluación Económica de la propuesta ....................................................... 91
CAPITULO VI. PROPUESTA DE UN SISTEMA DE VENTILACION, APLICANDO TECNOLOGIAS DE INFORMACION BAJO EL MANEJO DE ESCENARIOS TECNICO ECONOMICO ...................................................... 93 6.1 Plan de redistribución de ventiladores ................................................................... 94 6.2 Plan de adquisición e implementación ................................................................... 94
6.2.1 Ventiladores Principales .............................................................................. 95 6.2.3 Construcción de Chimeneas ...................................................................... 96
6.3 Resultado de la propuesta....................................................................................... 98
viii
DISCUSIONES ......................................................................................................... 100 CONCLUSIONES .................................................................................................... 101 RECOMENDACIONES .......................................................................................... 103 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 104 ANEXOS ................................................................................................................... 105
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1: Tipo de regulador de compuerta. Figura 1.2: Esquema de ventilación en paralelo. Figura 1.3: Esquema de ventilación en serie. Figura 1.4: Ventilador centrífugo. Figura 1.5: Curva característica de ventilación de una mina. Figura 1.6: Sistema típico de variación de variación de velocidad. Figura 1.7: Representación gráfica del sistema de velocidad variable. Figura 1.8: Variación de la velocidad vs el caudal de aire. Figura 1.9: Potencia de ventilador: velocidad variable vs control por válvula. Figura 2.1: Layout general de la unidad minera Goldstrike USA - Nevada Figura 2.2: Programa de monitoreo de ventiladores principales. Figura 2.3: Ventilador de 1`000,000cfm mina El Teniente – Chile. Figura 2.4: Ubicación de ventiladores principales de extracción de 400,000cfm mina San Cristóbal – UEA Yauli- Volcan Cia Minera. Figura4.1: Plano de ubicación mina Caylloma. Figura4.2: Plano de distribución de infraestructura unidad Caylloma. Figura 4.3: Secuencia de producción y expansión de operaciones. Figura 4.4: Método de explotación Corte y Relleno (Breasting) mecanizado. Figura 4.5: Método de explotación Corte y Relleno (Vertical) semimecanizado. Figura 4.6: Mapa de la geología regional de Caylloma. Figura 4.7: Geología local del distrito de Caylloma. Figura 4.8: Mapa geológico de la propiedad de Caylloma y sistemas de vetas. Figura 4.9: Clasificación recurso mineral veta Animas. Figura 4.10: Vista longitudinal del sistema de ventilación de la mina animas (ver anexo 01). Figura 4.11: Parámetros de operación de ventilador principal Nv 5 ½ Animas. Figura 4.12: Parámetros de operación de ventilador principal Nv 07 Animas NE. Figura 4.13: Distribución de requerimiento de ventilación en la mina animas. Figura 5.1: Modelo general en ventsim – Veta Animas. Figura 5.2: Resultados obtenidos alternativa I. Figura 5.3: Arreglo general alternativa I – minas Animas.
x
Figura 5.4: Resultados obtenidos alternativa I. Figura 5.5: Arreglo general alternativa II – minas Animas. Figura 5.6: Resultados obtenidos alternativa II. Figura 5.7: Arreglo general alternativa III – minas Animas. Figura 5.8: Curva de relación cfm/hp. Figura 5.9: Curva de variación de energía por Variador de velocidad. Figura 6.1: Arreglo general del sistema de ventilación propuesto. Figura 6.2: Ubicación de ventiladores principales. Figura 6.3: Ubicación de chimenea – proy. 01. Figura 6.4: Ubicación de chimeneas raise borer. Figura 6.5: Sistema de ingreso de aire fresco a la mina Animas. Figura 6.6: Resumen de sistema de ventilación propuesto.
xi
LISTA DE TABLAS
Tabla 4.1: Producción desarrollada durante las operaciones de minera Bateas. Tabla 4.2: Resumen de inventario de recursos minerales de la unidad de Caylloma al 30 de junio, 2010. Tabla 4.3: Inventario de reservas probadas y probables al 31 de dic. del 2011. Tabla 4.4: Inventario de recursos geológicos al 31 de dic. del 2011. Tabla 4.5: Parametros operativos de ventiladores principales actuales en la mina Animas. Tabla 4.6: Resultados de levantamiento de ventilación de la mina Ánimas. Tabla 4.7: Resultados de monitoreo del sistema de ventilación de la mina Animas. Tabla 4.8: Requerimiento de aire por personal que labora en la mina animas por turno. Tabla 4.9: Requerimiento de aire por personal que labora en la mina animas por turno. Tabla 4.10: Balance general de ventilación de la mina Animas. Tabla 5.1: Producción actual con proyección a largo plazo. Tabla 5.2: Ratio de ventilación por tonelada extraída Mina Animas– Unidad Caylloma. Tabla 5.3: Requerimiento de ventilación por zona. Tabla 5.4: Requerimiento de ventilación. Tabla 5.5: Horizonte de producción mina. Tabla 5.6: Resumen de alternativas. Tabla 5.7: Detalle de operación de ventiladores principales. Tabla 5.8 Ahorro de energía por año por uso de variador de velocidad Tabla 5.9: Resumen de costo operativo para una producción de 1600tpd Tabla 5.10: Inversión en mina para 1600tpd Tabla 5.11 Resumen de inversión preliminar requerida por el proyecto de ventilación Tabla 5.12: Inversión de sostenibilidad de operación Tabla 5.13: Inversión de plan de cierre Tabla 5.14: Inversión en tecnología Tabla 5.15: Resumen de evaluación económica de escenarios. Tabla 6.1: Resumen de caracteristicas de ventiladores por zonas Mina Animas.
xii
LISTA DE ANEXOS
Anexo 01: Plano isométrico de ventilación 2011 Mina Animas. Anexo 02: Registro de levantamiento de ventilación 2011 Mina Animas. Anexo 03: Cuadro de correlación de datos reales vs datos simulados con ventsim. Anexo 04: Plano de secuenciamiento de minado. Anexo 05: Evaluación económica sin proyecto (1,200tpd). Anexo 06: Evaluación económica con proyecto de ampliación (1,600tpd). Anexo 07: Evaluación económica con proyecto de ampliación (1,600tpd) aplicando variadores de velocidad y tecnología de información. Anexo 08: Cuadro de ahorro de potencia anual por aplicación de variadores. Anexo 09: Plano de recursos minerales veta Ánimas. Anexo 10: Resultados de variables de simulación.
INTRODUCCION
ANTECEDENTES
Los cambios climatológicos en el mundo es hoy en día una preocupación y es
la principal preocupación de los países, es así que se vienen desarrollando
esfuerzos denodados por minimizar el impacto al ambiente. Uno de ellos es el
menor consumo de energía a nivel mundial y la búsqueda de nuevas formas de
generación energética en vista a la reducción de glaciares en las zonas alto
andinas.
En el Perú, uno de los mayores consumidores de energía es la industria y en ella
la minería, el cual es un alto consumidor de energía eléctrica, para el desarrollo de
sus operaciones. En la minería a cielo abierto y subterráneo el requerimiento de
energía es alto, por la operación de equipos eléctricos tanto en la planta de
procesos así como en las actividades de mina.
En la mina subterránea una de las actividades de mayor consumo de energía es
la ventilación, de acuerdo al grado de mecanización, cantidad de equipos y
personal a emplear, para ello requiere de equipos como ventiladores de mayor
capacidad en caudal y mayor requerimiento energético.
14
En la Unidad Operativa de Caylloma de Minera Bateas, el consumo de energía
para abastecer los sistemas de ventilación representa el 30% del total de consumo
de la mina subterránea, lo que hace necesario su estudio y rediseño de estos
sistemas, considerando el planeamiento de crecimiento productivo de la unidad.
JUSTIFICACIÓN
La propuesta se justifica en dar cumplimiento a la Norma DS 055-2010 EM, a
su vez busca reducir los costos operativos bajo el menor consumo de energía en
las operaciones e incremento de la productividad en las actividades unitarias del
proceso de minado.
OBJETIVOS
Entre los principales objetivos que tiene la propuesta son los siguientes:
1. Plantear un sistema de ventilación, cuya infraestructura tecnológica y de
comunicación permitan transmitir en tiempo real los cambios de la calidad de
aire del sistema.
2. Minimizar el consumo de energía eléctrica por uso de tecnología,
instrumentación y sistemas de comunicación en interior mina.
FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS
Para la presente propuesta se planteará la siguiente hipótesis principal de
investigación.
Los sistemas de ventilación aplicando tecnologías de información a través de
manejo de escenarios es una propuesta que genera valor en el proceso de minado
de la unidad de Caylloma.
15
PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA
El incremento de la demanda de los metales promovidos por el consumo de los
países emergentes, hace que las empresas mineras incrementen sus niveles de
producción, trayendo consigo un mayor uso de equipos en su proceso, ello
conlleva en mayor riesgo de enfermedades ocupacionales por generación de
ambientes altamente contaminados, ha ello se suma la falta de planeación de los
sistemas de ventilación en la mina, lo cual conlleva en el incumplimiento de la
normativa vigente DS 055 2010 EM, que tiene como fin preservar la seguridad y
salud ocupacional de todos los colaboradores. Esta es la problemática actual de la
mina en estudio, que a su vez se suma el limitado abastecimiento de energía a la
unidad generando restricciones en los procesos mineros que se traduce en
pérdidas económicas por paralizaciones de la cadena productiva.
ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN
La presente investigación se centra en la fase de minado subterráneo de la Mina
Animas de la unidad de Caylloma, para ello usaremos la información generada en
el año 2011.
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CAPITULO I: MARCO CONCEPTUAL
En el presente capítulo, se describe el marco conceptual en el cual se soporta el
presente documento.
1.1 Leyes de Kirchof
Las leyes de Kirchof se basan en la conservación de la energía y la carga en los
circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchof.
1.1.1 Primera Ley de Kirchof
Esta ley también es llamada ley de continuidad de masa en los nudos, nos dice
que: En cualquier nodo de la red, la suma de los caudales que ingresan a un
nudo es igual a la suma de las caudales que salen, en otras palabras la suma
algebraica de los caudales que ingresan y salen es igual a cero.
1.1.2 Segunda Ley de Kirchof
Esta ley es llamada también ley de conservación de la energía en los circuitos.
17
Esta ley nos dice que: la suma de todas las pérdidas de energía en los tramos
que conforman un anillo cerrado es igual a cero.
1.1.3 Algoritmo de Hardy Cross
Hardy Cross, 1885-1959, ingeniero de estructuras, creador del método de
Hardy Cross la cual es el soporte de las herramientas de cálculo en diseños de
circuitos de ventilación, a su vez este algoritmo se fundamenta por las leyes de
Kirchof (primera y sega ley).
Basándose en la función P = RQn, se determina los valores de Q y P.
Q = Qa +ΔQ
P= Pa + ΔP
Donde
Qa= caudal asumido
Pa= caudal asumido
ΔQ= error de corrección de caudal
ΔP=error de corrección de la presión
El método busca minimizar el error cometido al asumir una variable, para el
cálculo de este error de corrección, Hardy Cross determina el siguiente algoritmo
Para el cálculo de numero de mallas (m) nos basamos en la siguiente relación:
18
1.2 Fundamentos de ventilación en minas subterráneas
1.2.1 Aire de Mina
Es una mezcla de gases y vapor, en su gran mayoría con partículas en
suspensión ocupando el espacio desarrollado en las actividades mineras
subterráneas.
1.2.2 Densidad de Aire
Para el cálculo de la densidad del aire en interior mina, se ha tomado la
fórmula de Raja N. Ramani, el cual indica que:
Dónde:
w= densidad
td=
B= presión barométrica
f = presión de vapor de aire
1.2.3 Diferencia de presión de aire
La diferencia de presión de aire genera el movimiento de volumen de aire en
un circuito. Se puede determinar de la siguiente manera:
HT1 y HT2 es la presión total en el punto 1 y 2.
HT1-2 es la perdida de presión entre el punto 1 y 2.
19
1.2.4 Resistencia de Flujo de aire
Según Raja V, Romani, lo define como la perdida por fuerzas opuestas a la
dirección de los fluidos, como rugosidades, por viscosidad y fricción en
superficie.
1.2.5 Perdida por fricción
En 1850 el Ing. de minas John Atkinson, establece que la diferencia de presión
requerida para inducir un flujo de aire a través de una galería de mina, es
proporcional al cuadrado de la velocidad por la longitud del perímetro e inverso al
área de la misma.
Para su cálculo se utiliza la siguiente fórmula:
Dónde:
Hf: perdida de presión expresadas en pulg. de H20
L: longitud total (Longitud real + longitud equivalente)
O: perímetro
A: sección
K: Factor de fricción (ver tabla 01)
V: velocidad de partícula.
La pérdida de energía que se genera en interior de la mina se debe a dos causas
principales:
Fricción que se genera en el contacto entre el aire y las paredes de las
excavaciones.
Impacto de aire, contra elementos u objetos presentes en interior de la mina.
20
1.2.6 Potencia de Energía
La pérdida total es la suma de las perdidas por choque y perdidas por fricción
en el flujo de aire entre dos puntos, para su estimación podemos aplicar la
siguiente ecuación:
Donde:
HL=perdida de presión total
Hf= perdida de presión por fricción
Hx= perdida de presión por choque
K= Factor de fricción (ver tabla 01)
L= longitud
Le= longitud equivalente
O= perímetro
V2= velocidad
A= sección
Estas pérdidas por fricción y choque incrementan la resistencia del sistema de
aire por tal razón incrementa el consumo de energía, este se puede estimar
aplicando la siguiente ecuación numérica.
1.2.7 Reguladores
Denominamos reguladores en sistemas de ventilación aquellos elementos que
permiten controlar el movimiento de volumen de aire a través de las diferentes
labores mineras. Estos reguladores pueden estar compuestos por elementos rígidos
21
y flexibles accionados en forma manual u electromecánica a través de medios
automatizados que la tecnología ofrece en el mercado.
Figura 1.1: Tipo de regulador de compuerta
Fuente: Rock, Dalzell, and Harris, 1971
Entre Reguladores comunes tenemos:
• Ventanas de ventilación
• Cortinas
• Puertas
• Puertas
1.2.8 Flujo de aire
El principio fundamental para la generación de flujo en un circuito es la
variación de presión entre dos puntos a los cuales es denominado entrada y salida.
La diferencia de presión deseada tiene su fuente por la presencia de gradiente
térmica o sea agentes mecánicos.
22
1.2.9 Flujo de aire en paralelo
Considerando la teórica de circuitos en paralelo, el flujo en paralelo cumple con
el mismo principio, cuyo caudal total es la suma de todos los caudales que
convergen al mismo punto, con una diferencia de presión es igual.
Para su cálculo estimado se aplica las siguientes ecuaciones:
Dónde:
Q= caudal en ft3/m
H= perdida de presión en in. water
R= resistencia in. –min2/ft6
Figura 1.2: Esquema de ventilación en paralelo
Fuente: Howard L. Hartman 1992
23
1.2.10 Flujo de aire en Serie
El comportamiento de ventilación en serie está basado en el paso del mismo
caudal de aire a través de diversos puntos, cuyas pérdidas se van incrementando
por la mayor resistencia que este va adquiriendo en toda la longitud del sistema.
Donde:
Q= caudal en ft3/m
H= perdida de presión en in. water
R= resistencia in. –min2/ft6
Figura 1.3: Esquema de ventilación en serie
Fuente: Howard L. Hartman 1992
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1.2.11 Ventilación Natural
Para la generación de flujo de aire a través de la mina es necesario que exista
una fuente de energía natural capaz de lograr este efecto en la gradiente térmica
que existe entre los diferentes puntos del circuito de ventilación, cuya existencia
se puede comprobar fácilmente midiendo la temperatura en diferentes lugares de
la mina, observando que el aire fluya de áreas donde la temperatura es mayor
hacia las áreas de menor energía.
Para que se produzca un flujo de aire natural en la misma, será necesario que
exista una diferencia de temperatura entre las labores subterráneas y la superficie.
1.2.12 Ventilación Mecánica
La ventilación mecánica es aquel generado por equipos electro mecánicos las
cuales se usan para incrementar el caudal y vencer las resistencias presentes en
interior mina. En minera Bateas se utilizan ventiladores tipo axial en todos sus
puntos de operación.
1.2.14 Ventiladores Axiales
Son turbo maquinas que transmiten energía para generar la presión necesaria
con la que mantener un flujo continuo de aire. En el ventilador del flujo axial, el
aire ingresa a lo largo del eje del rotor y luego de pasar a través de las aletas del
impulsor o hélice, es descargado en dirección axial.
25
1.2.15 Ventiladores Centrífugos
Estos equipos operan de la forma siguiente, el aire ingresa por el oído central y
es aspirado por centrifugación en una rueda de alabes, de donde es impulsado a un
cuerpo con forma de caracol, llamado voluta, cuya sección va incrementándose
hasta alcanzar el orificio de salida en la zona llamada difusor.
Figura 1.4: Ventilador centrifugo
Fuente: Foto tomada por el tesista en Mina Michilla – Chile
1.2.16 Curva característica de mina subterránea
Las minas con métodos de explotación subterráneo mantienen una resistencia
equivalente constante, por tal razón los valores diferentes de caída de presión
podrán inducir diferentes caudales de aire a través de la red de ventilación, la
relación entre presión y caudal es la generación de una curva parabólica y su
representación gráfica se llama curva característica. Ver figura 1.5.
26
Figura 1.5: Curva característica de ventilación de una mina
Fuente: Howard L. Hartman 1992
1.3 Aplicaciones computarizadas en ventilación de minas.
1.3.1 Sistemas de control y monitoreo
Según Euler De Souza las tecnologías de información cada vez vienen
desarrollándose en forma muy acelerada la cual se presenta como una oportunidad
del mercado para el mejoramiento continuo de los procesos.
1.3.2 Sistema experto en ventilación de minas
La implementación de un sistema de control permitirá contar con información
en tiempo real del comportamiento de los circuitos de aire en interior de la mina,
27
la cual generara información la cual accione los equipos de calibración del flujo
de aire como variadores de velocidad las cuales obedecerán a un programa de
análisis de contaminantes.
1.3.3 Simulador computacional Ventsim
El simulador computacional Ventsim, es un software desarrollado bajo el
algoritmo de Hardy Cross, soportado por las leyes de Kirchof.
Permite la simulación del comportamiento del flujo de aire a partir de la
modelización de una red de túneles. Permiten la integración los modelos analíticos
con modelo en 3D, con el fin de mostrar el comportamiento proyectado del aire, a
través de un análisis de simulación computacional para una adecuada toma de
decisiones.
Los sistemas de ventilación aplicando tecnologías de información a través de
manejo de escenarios es una propuesta que genera valor en el proceso de minado
de Minera Bateas.
1.4 Variadores de velocidad
Los variadores de velocidad son dispositivos electrónicos que permiten variar la
velocidad y la cupla de los motores asincrónicos trifásicos, convirtiendo las
magnitudes fijas de frecuencia y tensión de red en magnitudes variables.
Se utilizan estos equipos cuando las necesidades de la aplicación sean:
1. Dominio de par y la velocidad.
2. Regulación sin golpes mecánicos.
3. Movimientos complejos.
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Figura 1.6: Sistema típico de variación de velocidad
Fuente: schneider-electric.com
1.4.1 Aplicaciones
1. Elimina perdidas debido a estrangulamiento, rendimiento y fricción.
2. Depende de la carga y la fricción de tiempo que el servicio opera por
debajo de la velocidad nominal.
3. Se puede aplicar para un control mejorado del caudal y presiones en
sistema.
4. El variador puede evitar en bandas de frecuencia donde los ventiladores
generan resonancia en un sistema de ventilación.
5. Detección de ruptura de bandas de acople de ventiladores.
6. Detección de la falta de flujo de aire.
29
Leyes de proporcionalidad
Figura 1.7: Representación gráfica del sistema de velocidad variable
Fuente: schneider-electric.com
1.4.2 Aplicación de variadores de velocidad
De acuerdo a las leyes de proporcionalidad de los variadores de velocidad, el
caudal se controla variando la velocidad de rotación del motor, al reducir la
velocidad sólo un 20% respecto a la velocidad nominal, el caudal también se
30
reduce en un 20%, esto se debe a que el caudal es directamente proporcional a las
rpm, sin embargo el consumo eléctrico se reduce en un 50%. Si el sistema en
cuestión sólo tiene que suministrar un caudal correspondiente al 100% durante
unos días al año, mientras que el promedio es inferior al 80% del caudal nominal
para el resto del año, el ahorro de energía es incluso superior al 50%.
Figura 1.8: Variación de la velocidad vs el caudal de aire
Fuente: schneider-electric.com 1.4.3 Reducción de costo aplicando variador de velocidad
Un variador de velocidad puede reducir el consumo de energía hasta un 50%.
Una reducción en la velocidad pequeña, puede representar ahorros significativos.
En la figura 1.9 se explica en forma gráfica el comportamiento de la potencia por
reducción de la velocidad.
31
Figura 1.9: Potencia de ventilador: velocidad variable vs control por válvula
Fuente: schneider-electric.com
1.5 Ttecnologías de información
Según lo revisado en varias definiciones podemos decir que: "Es el conjunto de
procesos y productos derivados de las nuevas herramientas (hardware y software),
soportes de la información y canales de comunicación relacionados con el
almacenamiento, procesamiento y transmisión de la información" (González
Gisbert).
32
CAPITULO II. MARCO CONTEXTUAL
En los últimos 20 años la tecnología se desarrolla a una velocidad sorprendente,
lo cual ha permitido mejorar la calidad de la información en general.
En el caso de minería, en Perú son pocas las minas subterráneas que han
implementado esta tecnología en sus actividades unitarias, muy por lo contrario
Chile se enfoca en la mejora de sus indicadores de productividad a través del uso
de mucha tecnología en su industria particularmente en la minería.
Para este estudio, se contempla la aplicación de uso de las tecnologías de
información como una herramienta para el seguimiento y control operativo de los
sistemas de ventilación en interior mina.
Para tal, se propone un sistema conceptual de red comunicación con
equipamiento vía wireless y fibra óptica en interior mina que tendrá como
objetivo principal la instrumentación de los ventiladores principales de la mina
Ánimas.
Uno de los principales equipos para el cumplir con los objetivos de
instrumentación es la implementación de variadores de velocidad en los
ventiladores principales los cuales serán accionados por una consola en superficie
33
ubicada en las áreas determinadas por el departamento de ingeniería y seguridad
industrial.
Un punto importante son los tiempos de cambio de turno entre otras actividades
que suman en promedio 05 horas improductivas por cada turno de trabajo (12
horas) por lo tanto no se requiere contar con el funcionamiento a plena carga de
los ventiladores principales. Por lo expuesto una oportunidad de mejora es la
reducción de costos por la aplicación de variadores de velocidad que permita
controlar el consumo de energía eléctrica del sistema eléctrico impactando
directamente en un mayor ahorro.
2.1 Aplicación de tecnologías de información en ventilación de minas en el
complejo minero de Nevada Barrick Goldstrike – USA
La unidad minera se encuentra ubicada en el estado de Nevada de los Estados
Unidos; las operaciones mineras están compuestas por minería a cielo abierto y
subterráneo.
La mina subterránea está compuesta por las zonas de Griffin y Rodeo, estas
zonas cuentan con una infraestructura en ventilación por 944 m3/s
(2`000,000cfm).
Los cambios del sistema de ventilación producto de las actividades
subterráneas, son apoyados con programas, instrumentación y áreas automatizadas
los cuales son el soporte de las tecnologías de información aplicada,
implementada para una adecuado seguimiento y control que conlleve a toma de
decisiones. Todos los ventiladores principales y auxiliares instalados en interior
mina son monitoreados desde una oficina de computo.
34
La zona de rodeo inicio su producción en el 2002 obteniendo una producción
de 3000tpd en dos años después de su inicio. Griffin tiene una producción de
minera de 1000tpd. Ambas zonas generan un total de producción de mineral de
4000tpd, la cual representa el 100% de producción de la unidad de Goldstrike de
Barrick.
Figura 2.1: Layout general de la unidad minera Goldstrike USA - Nevada
Fuente: www.barrick.com/operations/north-america/goldstrike
El programa de monitoreo en tiempo real, permite un adecuado seguimiento y
control al comportamiento del flujo de ventilación en todas las áreas operativas,
además la instalación de estaciones de monitoreo en puntos estratégicos permiten
brindar información en tiempo real del comportamiento del sistema, permitiendo
regular el comportamiento del flujo de aire en las áreas operativas manteniendo
los parámetros de control según el rango establecido.
35
Figura 2.2: Monitoreo de ventiladores principales
Fuente: www.barrick.com/operations/north-america/goldstrike
2.2 Aplicación de tecnologías de información en ventilación de minas de la
unidad minera el teniente de Codelco - Chile
La unidad minera el Teniente actualmente tiene una producción de 131,000 tpd,
el método de explotación es subterráneo aplicando sistemas masivos de
explotación como Block Caving. El volumen de producción de la mina genera un
alto uso de equipos y personal distribuido en diferentes zonas, para esto la
empresa aplica tecnología como parte de su medida de seguimiento y control a los
procesos operativos. Un principal punto de inversión en sistemas información es
la aplicada en gestionar los sistemas de ventilación de la mina, como medidas de
control operativo y en seguridad industrial, salud ocupacional y control de costos
por su la alta capacidad instalada en potencia de energía.
36
La mina actualmente cuenta con 25 ventiladores de 1´000,000cfm ubicados en
diferentes puntos de extracción en interior mina para luego direccionar los gases
por túneles independientes llamados Adits.
Figura 2.3: Ventilador de 1`000,000cfm Mina El Teniente - Chile
Fuente: Foto tomada por el tesista en la mina el Teniente-Chile
2.3 Aplicación de tecnologías de información en ventilación de minas de la
unidad económica de Yauli, Volcan Cía. Minera - Perú
La UEA Yauli, está conformado por tres Unidades Operativas, Carahuacra, San
Cristóbal, Andaychagua y Ticlio. La unidad de San Cristóbal tiene una
producción de mineral de 4500tpd. El método de explotación utilizado es el de
Taladros Largos (Sub level stopping) y el de corte y relleno ascendente.
En el año 2007 y 2008 se implementó un proyecto en mejora del sistema de
ventilación, la cual hoy día permite cubrir su demanda actual superior a
2`000,000cfm. El sistema de ventilación actual cuenta con el equipamiento de
alta tecnología la cual permite cambios inmediatos acordes a las variaciones de
contaminantes presentes en las labores.
37
El principal demandante de aire fresco se enfoca para una adecuada combustión
y evacuación de gases principalmente el monóxido de carbono CO producido por
el uso de equipo diésel en las diferentes zonas de la mina subterránea.
La mina cuenta con un sistema de ventilación principal compuesto por dos (02)
ventiladores extractores de 400,000cfm entre otros de 110,000cfm y dos
ventiladores impelentes de 300,000 cfm ubicados en el Nv 580.
Figura 2.4: Ubicación de ventiladores principales de extracción de 400,000cfm
Mina San Cristóbal – UEA Yauli- Volcan Cia Minera
Fuente: Ingeniería de detalle sistema de ventilación principal Mina San Cristóbal 2006 –UEZ Yauli
38
CAPITULO III. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
En este capítulo se explica detalladamente los procesos, términos y
herramientas que se usará en el proceso de investigación, para explicar la
interrogante del estudio y plantear la propuesta.
Si bien el propósito de la investigación es, diagnosticar, analizar la
problemática actual, análisis de alternativas para finalmente plantear una
propuesta que permita contar con un sistema de ventilación a largo plazo,
considerando un ahorro significativo de energía aplicando tecnología de
información que otorgue datos en tiempo real, para un accionamiento oportuno.
Nuestra investigación busca plantear una propuesta técnica la cual responda a las
necesidades futuras de las operaciones de la mina animas en la Unidad Caylloma
de Minera Bateas, para ello se ha desarrollado un marco conceptual que permita
dar el soporte a los algoritmos utilizados en el presente estudio.
Desde esta óptica, se puede entender, la importancia de implantar la aplicación
de tecnologías de información en el control operativo de los sistemas de
ventilación en las actividades de mina.
39
3.1 Procesamiento Metodológico
El proceso metodológico está compuesto por dos (02) fases complementarias,
que permitirá determinar un modelo adecuado de sistema de ventilación de la
mina Ánimas, conllevando a la determinación de una propuesta final.
3.1.1 Fase Exploratoria
En esta fase se considera la revisión general de los papers externos e internos
los cuales enmarcan el estudio.
a) Marco Normativo Nacional del Perú
Constitución política del Perú (1993) Art. 7º, 9º y 59º.- Derecho de todos a la
protección de la salud, el medio familiar y de la comunidad; hay elementos para
obligar al Estado, empleadores y trabajadores para prevenir y resolver los
problemas.
Ley general de salud.- “Cap.VII sobre Higiene y Seguridad en los ambientes de
trabajo”.
Decreto Supremo N° 055-2010- EM, Reglamento de Seguridad e Higiene
Minera, Articulo 236°.
3.1.2 Fase Cuantitativa
En esta etapa se determinan los parámetros reales del sistema de ventilación en
la mina subterránea, después de un proceso de toma de información de campo, lo
cual permitió tomar como base para el proceso de diagnóstico y análisis en el
desarrollo del presente documento. Posteriormente se desarrollará un
planeamiento a largo plazo de acuerdo a las reservas y recursos minerales para
40
determinar escalas de producción futuras con el objetivo de dimensionar los
ductos de extracción y equipamiento necesario.
Posteriormente se determinan escenarios de producción y requerimientos
estimados de la ventilación para su análisis en Ventsim.
Tomando la mejor opción de diseño se considerara la implementación de
tecnología para sustentar menores consumos de energía apoyados con el uso de
tecnologías de información para un adecuado seguimiento y control del diseño
desarrollado. Estos finalmente conllevaran a la determinación de costos de capital
e inversión y otorgaran beneficios lo cual serán evaluados mediante la
metodología de análisis de inversiones del VANE (valor actual neto económico)
determinando la generación de valor del diseño propuesto.
41
CAPITULO IV. CASO DE ESTUDIO SISTEMA DE VENTILACION
MINA ANIMAS, UNIDAD CAYLLOMA.
4.1 Locación
La unidad de Caylloma se encuentra 225 kilómetros aproximadamente a 4
horas al noroeste de la ciudad de Arequipa-Perú, a una altitud de 4.500 metros
sobre el nivel del mar.
La mina, la planta de procesamiento e infraestructura relacionada, se
encuentran en el zona Minero de Caylloma, a 14 kilómetros al noroeste del
distrito del mismo nombre.
Figura 4.1: Plano de Ubicación Mina Caylloma
Fuente: Reporte técnico NI 43-101 Minera Bateas Mayo 2012 – Fortuna Silver
42
4.2 Infraestructura
Las instalaciones de la unidad minera está compuesta por:
1. Planta concentradora de 1300 tpd (capacidad máxima)
2. Oficinas administrativas
3. Almacén general
4. Almacén de núcleos (cores)
5. Áreas de desmonte
6. Minas Satélites
7. Mina Animas
8. Mina Bateas
9. Mina Santa Catalina
10. Presa de relaves I y II
Figura 4.2: Plano de distribución de infraestructura Unidad Caylloma
Fuente: Reporte técnico NI 43-101 Minera Bateas Mayo 2012 – Fortuna Silver
43
4.3 Producción
Históricamente el área Caylloma se ha conocido como un productor de plata, la
producción anterior ha sido extraído de varios sistemas de vetas que van desde
centímetros hasta 20 m de ancho, hasta una profundidad en promedio de 300 m.
La actividad minera se ha desarrollado entre los 4.380 msnm y 5.000 msnm, la
producción en Minera Bateas se ha focalizado en la explotación de vetas
polimetálicas produciendo concentrados de plomo-plata y zinc.
Las actividades de minado tuvieron su inicio en el año 2006.
La producción actual de la mina en general es de 1200 tpd, distribuida en tres (03)
áreas denominadas, mina ánimas, mina bateas y mina santa catalina.
4.3.1 Mina Ánimas
Comprendido por la vetas Animas y Animas NE, de mineralización
polimetálica. Esta mina es el principal aportador de mineral a la planta
concentradora, representa el 90% de la producción total de la Unidad minera. El
método de explotación aplicado es el corte y relleno ascendente mecanizado,
producción de mineral está comprendido entre los niveles 12 (4500msnm) y 05
(4850 msnm).
Los tajos en explotación son de 200 metros de largo y 50 metros de altura con
anchos variable acorde al ancho de la veta y equipos a utilizar (los anchos en
promedio es de 4.5m llegando a más de 14m en algunas áreas).
De esta mina se obtiene el 90% de concentrados de plomo y zinc con mineral
de plata en menor proporción.
44
Figura 4.3: Secuencia de producción y expansión de operaciones (Ver anexo 04)
Fuente: Papers plan de DDH 2012 Minas Animas – Unidad Caylloma
Figura 4.4: Método de explotación Corte y Relleno (Breasting) Mecanizado
Fuente: Reporte técnico NI 43-101 Minera Bateas Mayo 2012 – Fortuna Silver
4.3.2 Mina Bateas
Comprendido por la veta Bateas y Bateas Techo, de esta zona se extrae el 5%
de la producción total de la mina con alto grado de mineral de plata.
El método de explotación aplicado es el corte y relleno semi mecanizado y
corte y relleno selectivo (circado). El ancho de las vetas varía en promedio de
10cm a 50cm. Su aporte principal de plata permite generar un bleanding (mezcla)
Zonas de producción a mediano plazo
Zonas de expansión
45
adecuada en el proceso metalúrgico y así generar concentrados de plomo con alto
contenido en finos de plata.
4.3.3 Mina Santa Catalina
Comprendido por las vetas Santa Catalina, San Cristóbal y Silvia, de esta zona
se extrae el 5% de la producción total de la mina con bajas concentraciones de
mineral de plomo, zinc y plata pero por encima del cut off lo cual hace viable su
explotación.
El método de explotación aplicado es el corte y relleno semimecanizado. El
ancho de las vetas varía en promedio de 2.5m.
Figura 4.5: Método de explotación Corte y Relleno (Vertical) Semimecanizado
Fuente: Reporte técnico NI 43-101 Minera Bateas Mayo 2012 – Fortuna Silver
46
Tabla. 4.1: Producción desarrollada durante las operaciones de minera Bateas
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Minera Bateas Mayo 2012
4.4 Exploración – Geología
4.4.1 Geología Regional
El distrito de Caylloma se encuentra en el arco volcánico Neógeno que forma
parte de la Cordillera Occidental. Esta parte del arco volcánico desarrollado en
una gruesa corteza continental compuesto de rocas deformadas Paleozoico y
Mesozoico.
El cinturón volcánico en el distrito de Caylloma contiene grandes calderas,
localmente superpuestos del Mioceno inferior a Plioceno compuesto por
calcoalcalino andesítica a los flujos riolíticos, ignimbritas, depósitos laharic y
domos volcánicos que recubren discordantemente una secuencia de plegado del
mar de cuarcita , el esquisto y piedra caliza del Jurásico Grupo Yura.
47
Figura 4.6: Mapa de la Geología Regional de Caylloma
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Minera Bateas Mayo 2012
4.4.2 Geología Local
El distrito minero de Caylloma se encuentra al noroeste del complejo de la
caldera de Caylloma. La roca huésped de las vetas mineralizadas es de naturaleza
volcánica, perteneciente al Grupo Tacaza. Las rocas volcánicas del Grupo se
encuentran en discordancia Tacaza sobre una secuencia sedimentaria de cuarcitas
y lutitas del Grupo Yura Jurásico. Algunas partes de la propiedad están cubiertos
por espesores variables de Plioceno-Pleistoceno minerales post-volcánicas y
sedimentos glaciales recientes y aluviales.
48
4.4.2.1Grupo Yura
Las rocas más antiguas expuestas en el distrito de Caylloma pertenecen al
Grupo Yura del Jurásico extremo a otro de edad cretácica. El Grupo Yura se
compone de blanco a gris orto-cuarcitas, limolitas grises oscuras y negruzcas de
grauvaca, intercaladas con capas delgadas de lutitas negras. El espesor total del
grupo es de aproximadamente 400 m.
4.4.2.2 Grupo Torcaza
El Grupo de Tacaza consiste en una secuencia de lavas y brechas tobas
intercaladas con horizontes de tobas que se encuentran en discordancia angular y
en contacto de falla con las rocas del Grupo Yura.
49
Figura 4.7: Geología Local del Distrito de Caylloma
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Minera Bateas Mayo 2012
50
4.4.3 Propiedad Geológica
La propiedad de Caylloma se caracteriza por una serie de estructuras de fallas y
la vena que golpean en una dirección noreste-suroeste.
4.4.4 Mineralización Epitermal
Hay dos tipos distintos de mineralización en la propiedad de Caylloma, uno con
valores de plata predominantemente elevadas, y el otro es polimetálica (plata
elevada, plomo, zinc, cobre y oro).
Un horizonte de óxido supergénica se ha identificado que contiene los
siguientes minerales secundarios: psilomelana, pirolusita, goethita, hematites,
calcosina, covelita y el rejalgar (Corona y las venas de antimonio). La zona de
óxido es delgada, sin evidencia de ningún tipo de enriquecimiento de plata
secundaria.
4.4.5 Alteración Hidrotermal
Hay tres tipos de alteración hidrotermal se han identificado en la propiedad de
Caylloma: (1) de cuarzo-adularia, (2) de cuarzo-illita y propilítica (3). El cuarzo
adularia-(+ pirita + /-ilita) alteración está restringida a los márgenes de las venas,
con el espesor de la zona alterada siendo generalmente proporcional al espesor de
la vena. El ancho varía desde unos pocos centímetros a unos pocos metros.
Sustituye la matriz de cuarzo en las rocas volcánicas, y además de cuarzo adularia
se producen en vetillas pequeñas. Pirita se difunde en las vetillas y en minerales
de hierro y manganeso en la pared de roca. La illita es un producto de plagioclasa
y alteraciones volcánicas de la matriz.
51
4.4.6 Descripción de zonas mineralizadas
Las vetas en la propiedad Caylloma muestran patrones estructurales y controles
típicos de los sistemas de vetas alojadas por otras rocas volcánicas del Terciario
en la sierra peruana occidental. El sistema de vetas de Caylloma fue desarrollado
como un conjunto de estructuras de dilatación como consecuencia de la tensión
generada durante el evento principal de compresión de los Andes. Las vetas son
muy persistentes a lo largo. A nivel local, las vetas se ven desplazadas por las
fallas post-mineral al nor-noroeste. El desplazamiento horizontal a lo largo de
estas fallas es menor y oscila entre centímetros hasta unos pocos metros,
desplazamiento vertical significativo se observa en las estructuras.
Las vetas son de en la naturaleza, con espacios abiertos, llenos de deposición
episódica. De acuerdo con Echavarría et al., (2006) la mayoría de los minerales,
plata y metales base, están relacionados con la deposición de la mineralización de
manganeso que ocurren en las bandas, que constan de cuarzo, rodonita,
rodocrosita y sulfuros.
Sistemas de vetas en la propiedad Caylloma están en general tienen el rumbo
noreste - suroeste donde este último predomina. Roca caja son brechas, lavas y
andesítica volcano clásticos del grupo volcánica Tacaza.
Hay dos tipos diferentes de mineralización en Caylloma; la primera se compone
de vetas rico en mineral de plata con bajas concentraciones de metales base. El
segundo tipo de veta es de tipo polimetálica con minerales de plata, plomo, zinc,
cobre, y oro.
52
4.4.6.1 Vetas de Plata
Los sistemas de vetas de plata afloran en la parte central y norte de la propiedad
de Caylloma, con las mejores exposiciones de mineralización entre las áreas de
Cuchilladas y Trinidad.
La mineralización está compuesta principalmente por bandas de rodocrosita,
rodonita y cuarzo lechoso, con sulfosales de plata presentes en ciertas vetas. Los
sistemas de vetas se extienden hasta el flanco oriental de la zona de Huaraco; las
exposiciones en este ámbito consisten en cuarzo-calcita con bajas concentraciones
de óxidos de manganeso.
Las vetas de plata pueden ser sub-dividido en dos grupos:
1) Los que tienen suficiente información geológica para respaldar las
estimaciones de recursos minerales Las vetas reconocidas que conforman son;
Bateas, Bateas Techo, La Plata, Cimoide La Plata, San Cristóbal, San Pedro,
San Carlos, Paralela , and Ramal Paralela.
2) Los que han sido identificados como objetivos de exploración. Las vetas
reconocidas que conforman son; Eureka, Copa de Oro, El Toro, La Blanca,
Santa Rosa, and Santa Isabel, Trinidad, Elisa, Leona, Apóstoles, Jerusalén,
Santo Domingo, La Peruana, Alerta, and Cercana.
4.4.6.2 Vetas Polimetálicas
Una serie de vetas polimetálicas se han identificado en la parte sur y central de
la propiedad Caylloma. Estos sistemas de vetas tienden a ser mayores en longitud
y potencia en comparación con los sistemas de vetas de plata.
Los principales minerales asociados a estas vetas polimetálicas son galena,
esfalerita, pirita, calcopirita, y en algunas zonas pirargirita.
53
Las vetas polimetálicas al igual que las vetas de plata se sub-divide en dos grupos:
1) Los que tienen suficiente información geológica para respaldar las
estimaciones de recursos minerales, las conforman las vetas Animas, Animas
NE, Santa Catalina, Soledad, Silvia, Pilar y Patricia.
2) Los que han sido identificados como objetivos de exploración, las conforman
las vetas Nancy, El Diablo y Antimonio.
Para este caso, el presente estudio solo se enfoca en la Mina Animas conformadas
por vetas polimetálicas cuyo aporte de producción diario oscila en promedio al
90% y es el mayor demandante de ventilación de la unidad Caylloma.
La mina Ánimas extrae mineral de las vetas Animas y Animas NE.
4.4.6.3 Ánimas y Animas NE
La veta Animas es una de las estructuras más prominentes y bien definidos en
la parte sur de la propiedad. Es una veta polimetálica de base rica en metales que
se divide en dos partes, basadas exclusivamente en una estructura de falla que
interrumpe la continuidad de la veta. La veta hacia el sur-oeste de la falla que se
conoce como Animas mientras que al nor-este de la falla de la veta se conoce
como Animas NE.
La veta polimetálica Animas está reconocida desde el nivel 5 (4850 msnm)
hasta debajo del nivel 12 (4495 msnm) en la mina. En su longitud se ha
reconocido varias zonas anchas (más de 12 m ).
Los afloramientos de vetas a lo largo de 1,5 kilómetros con exposiciones
silicificadas teñidas con óxido de manganeso que ha sido identificado a través de
perforación diamantina en una longitud total de 3,8 km. En promedio la veta
Ánimas tiene ancho de 4 m a 5m llegando a más de 12 m en áreas puntuales. La
54
explotación actual ha identificado anchos de hasta 16 m en el nivel 9 (4,650
msnm) y 10 m en el nivel 12 (4.500 msnm), donde se forma una zona simoidal
aproximadamente de300 m en longitud con un ancho entre 2.5 a 3.0 m en el
extremo oriental y al oeste
55
Figura 4.8: Mapa Geológico de la propiedad de Caylloma y sistemas dex vetas
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Minera Bateas, Mayo 2012
56
4.5 Recursos y Reservas
4.5.1 Recursos Minerales
Los recursos geológicos están categorizados según estándares canadienses CIM
“Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum”, en recursos medidos,
indicados e inferidos, según se muestra en la fig. 16.
En la tabla 4.2, se muestra los recursos geológicos del yacimiento de Caylloma.
Tabla 4.2: Resumen de inventario de recursos minerales de la Unidad de
Caylloma al 30 de Juni0, 2010
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Unidad Caylloma- Minera Bateas, Mayo 2012
Figura 4.9: Clasificación Recurso Mineral Veta Animas
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Minera Bateas, Mayo 2012
57
4.5.2 Reserva Mineral
La estimación de reservas minerales probadas y probables de la Unidad
Caylloma, fueron estimados bajo la norma CIM “Canadian Institute of Mining,
Metallurgy and Petroleum”.
En la tabla 4.3, se muestra el inventario de reservas por vetas en la Unidad de
Caylloma actualizados al 31 de Diciembre del 2011.
En la tabla 4.4 se muestra en inventario de recursos geológicos (medidos,
indicados e inferidos) que por diversos factores exigidos por el CIM mantienen la
categoría de recursos.
Tabla 4.3: Inventario de reservas probadas y probables al 31 de Dic. Del 2011
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Minera Bateas, Mayo 2012
58
Tabla 4.4: Inventario de recursos geológicos al 31 Dic. del 2011
Fuente: Reporte Técnico NI 43-101 Minera Bateas, Mayo 2012
59
4.6 Diagnóstico del sistema de ventilación actual de la Mina Animas de la
Unidad Caylloma de Minera Bateas
4.6.1 Descripción del sistema actual de ventilación
Según el levantamiento realizado y las simulaciones realizadas en gran parte del
circuito de ventilación de la Veta Animas la velocidad del aire se encuentra sobre
el mínimo requerido en el Reglamento de Seguridad e Higiene Minera el cual es
del 20m/min o 0.3m/s podemos apreciar dicha distribución de velocidades en la
tabla 4.6.
Según el levantamiento de caudales y presiones del sistema de ventilación los
ventiladores se encuentran operando según los parámetros obtenidos, ver tabla
4.5.
Tabla 4.5: Parametros operativos de ventiladores principales actuales en la mina Animas
Elaboración Propia Fuente: Informe de monitoreo Unidad Caylloma 2011.
60
Figura 4.10: Vista Longitudinal del sistema de ventilación de la mina animas (ver
anexo 01)
Elaboracion propia Fuente; informe de levantamiento y monitoreo del dpto de seguridad industrial de la Unidad Caylloma 2011, Informes de ventilacion de minas 2011 Minera Bateas
4.6.2 Ventilación Principal
La ventilación principal de la mina consta de 03 chimeneas principales
elaborados con equipo Alimak de una sección de 3.0m x 3.0m ubicados en zonas
estratégicas de operación, antes se contaba con chimeneas convencionales de
1.5m x 1.5m en donde se apreció una alta resistencia de aire en estos ductos.
Figura 4.11: Parámetros de operación de ventilador principal Nv 5 ½ Animas
Elaboracion propia Fuente: Informes de ventilacion de minas 2011 Minera Bateas
Ubicación de ventiladores principales
61
Como parte del equipamiento se adquirieron 03 ventiladores axiales los cuales
02 son de 100,000cfm y el tercero es de 60,000cfm; a esto se sumó 01 ventilador
de 60,000cfm lo cual trabaja como ventilador principal anteriormente.
Figura 4.12: Parámetros de operación de ventilador principal Nv 07 Animas NE
Elaboracion propia Fuente: Informes de ventilacion de minas 2011 Minera Bateas
4.6.3 Ventilación Auxiliar
La ventilación auxiliar es mecánica a través de ventiladores de 30,000cfm;
20,000cfm y 10,000cfm dependiendo de las labores a ventilar.
Todos los ventiladores auxiliares son impelentes cuyo flujo de ventilación son
conducidos atreves de mangas de vinilona y rafia.
El sistema de extracción es a través de winces de ventilación, chimeneas de
1.5m x 1.5m ejecutados desde las labores de producción a los niveles superiores
conectados al circuito de ventilación principal de la mina.
62
4.6.4 Actividades desarrolladas para el diagnostico
4.6.4.1 Levantamiento de la ventilación
Se procedió al levantamiento de la ventilación de todas las labores en interior
de la mina Ánimas, obteniéndose lo siguiente. (Ver anexo 02).
Tabla 4.6: Resultados de levantamiento de ventilación de la mina Ánimas
NIVEL ESTACION LABOR HORA ANCHO (m) ALTURA (m) BULBO HUMEDO (ªC) HUMEDAD RELATIVA (%)
TEMPERATURA (ªT)
VELOCIDAD (m/min) CAUDAL _(cfm)
6 6000Bp 386 cerca a
Boca Mina11:30 p.m. 4.74 3.90 1.70 87.00 2.90 86 50,414
GA 386 Entre V1 y Ve 386
12:00 p.m. 2.55 2.63 2.80 85.00 4.30 44 9,465
Rp 402 02:49 p.m. 3.30 3.00 3.10 85.70 4.20 53 16,615 Ch 407 Segundo
dedo03:10 p.m. 3.62 2.95 7.40 96.40 7.80 65 21,995
7 7000Boca Mina Ga
Cuadros Rp 38512:30 p.m. 2.55 2.50 3.00 88.00 4.00 74 15,076
Bp 386, XC 386 02:20 p.m. 4.15 3.99 3.10 87.00 4.30 53 27,789 10 10000 Bp 360, XC 363 10:03 a.m. 4.00 3.02 5.50 89.40 6.50 186 71,417
Bp 360, A la altura Tj 360
10:25 a.m. 3.50 3.45 6.80 88.60 8.00 103 39,378
Bp 430 11:14 a.m. 3.20 3.05 4.50 87.70 5.70 87 26,989 Rp 427, Curva a
20 m11:45 p.m. 3.30 3.50 7.20 91.00 8.10 35 12,776
VE 363, Wince 12:00 p.m. 3.80 3.15 (en blanco) (en blanco) (en blanco) 50 18,947
Bp 431 W 12:20 p.m. 3.00 3.07 8.20 95.30 8.60 91 26,522 Bp 431 E 12:40 p.m. 3.20 3.04 7.70 92.00 8.50 54 16,697 Bp 360 W 05:30 p.m. 3.52 2.74 5.30 93.20 6.20 0 -
12 12000 Rb 422 03:30 p.m. 3.40 2.95 11.30 87.10 12.80 53 16,833 Rp 512 Rb 402 04:00 p.m. 3.10 3.00 9.70 88.00 11.00 64 18,859 Cor 280 Altura
Alimak04:35 p.m. 4.46 3.75 8.90 91.00 9.80 78 41,465
Boca Mina Cor 280
05:00 p.m. 4.00 3.99 3.50 89.00 4.30 145 73,658
Elaboración propia Fuente: Informes de ventilación de minas 2011 Minera Bateas
4.6.4.2Monitoreo de Ventilación
En la tabla 4.7, se muestra parte de los resultados de monitoreo realizado en la
mina Animas.
63
Tabla 4.7 Resultados de monitoreo del sistema de ventilación de la mina Animas
Elaboración propia Fuente: Informes de ventilación de minas 2011 Minera Bateas
64
4.6.4.3 Demanda de aire
Para el cálculo de la demanda de aire producto de las operaciones mineras en la
Mina Animas, se utilizó como parámetros la normativa actual vigente DS 055-
2010 EM Artículo 236° con el fin de estimar las cantidades de aire requeridas.
Este requerimiento de aire está dado por los siguientes:
Requerimiento de aire para personal en general x turno
Requerimiento de aire para la cantidad total en HP de los equipos a
combustión diésel.
Requerimiento de aire para dilución y evacuación de gases de voladura.
Para el cálculo se desarrollara el siguiente procedimiento:
# Personas x 6 m3/min x 35.3 ft3/m3 = Q1 cfm
# HP de total de equipos x 3 m3 / min x hp x 35.3 ft3/m3 = Q2 cfm
Total Requerimiento de ventilación = Q1 + Q2
Para el cálculo de dilución de gases utilizaremos el siguiente algoritmo.
Q3 = (100 x A x a)/(d x t)
Donde
A = Kg de explosivos por voladura (Kg)
a = gases generados por Kg de explosivo (m3/kg)
d = dilución de gases (ppm)
t = tiempo de dilución de gases (minutos)
El levantamiento de la ventilación realizada en el 2011, indico un
requerimiento de la mina de aproximadamente en 341,212 cfm para la mina
Animas.
65
La demanda de ventilación en la actividad minera subterránea corresponde
principalmente al requerimiento del personal y uso de equipos; no se considera en
el cálculo la ventilación lo requerido para evacuación de gases por ser estos en
cambio de turno (cada 12 horas).
Requerimiento de aire para personal
En la tabla 4.8 se muestra el requerimiento de aire por personal.
Tabla 4.8 Requerimiento de ventilación por personal que labora en la mina animas por turno EMPRESAS Nº m3/min m3/min
CIA 26 6 156CIS 26 6 156
CONTMIN 20 6 120TOPACIO 10 6 60
TUMI 6 6 36TOTAL 88 6 528
Fuente: Informe de ventilación Minera Bateas 2011
Requerimiento de aire para HP equipos
En la tabla 4.9, se muestra el requerimiento de aire por HP de equipos diésel.
Tabla 4.9: Requerimiento de ventilación por equipo
Fuente: Informe de ventilación Minera Bateas 2011
66
Requerimiento total (personal + equipos) = (528 + 9134)*35.31 = 341,212
cfm
Figura 4.13: Distribución de requerimiento de ventilación en la mina animas
Elaboración Propia Fuente: Informe de ventilación Minera Bateas 2011
Requerimiento de aire para dilución de gases
A continuación se desarrolla el cálculo de estimación de necesidad de dilución de
gases.
Tajeos (explotación)
Q3 = (100 x A x a)/(d x t)
A= producción x factor de carga
Producción actual = 1080 t/d
Factor de carga= 0.7 kg/t
A = 1080 t x 0.7 kg/t /2disp/dia = 378 kg
a = 0.88 m3/kg
67
d = 0.3
t = 30 minutos
Q3 = 100*378*0.88/(0.3*30) *35.3=130,468 cfm
Avances lineales (exploración, desarrollo y preparación)
Q3 = (100 x A x a)/(d x t)
A= volumen avance x factor de carga
Avance programado x día = 33 m Avance = 297m3
Factor de potencia= 2.2 kg/m3
A = 297m3 x 2.2 kg/m3 / 2disp/dia = 326.5 kg
a = 0.88 m3/kg
d = 0.3
t = 30 minutos
Q3 = 100*326.5*0.88/(0.3*30) *35.3=112,693 cfm
Requerimiento total para dilución de gases
Q3= Qtajeos + Qavances = 130,468 + 112,693 = 243,161 cfm
Si comparamos el requerimiento total (personal + equipos) con el requerimiento
necesario para la dilución de gases podemos observar que la demanda de aire de
personal más HP de equipos es superior.
Del resultado podemos justificar que: para el análisis de balance de la mina se
considere el requerimiento total (personal + equipos).
68
4.6.4.4 Oferta de Aire
Ingreso de aire: El ingreso principal de aire fresco a la mina subterránea es por
las rampas Nv 08 y túneles Niveles 06, 07, 09 y 12 de la mina Animas; lo cual
asciende aproximadamente en 245,505 cfm.
Salida de aire: La salida de aire de la mina es a través de ductos independientes
como chimeneas tipo Alimak y chimeneas tipo raise borer accionados por
ventiladores axiales, el flujo de evacuación de aire asciende en 248,276 cfm.
4.6.4.5 Balance de aire
Después de la toma de información de la demanda de aire y oferta del sistema de
ventilación actual, se ha determinado una cobertura aproximada del 73%, lo cual
no cumple con la norma de seguridad del DS 055-2010 artículo 236° EM,
reglamento de seguridad y salud ocupacional.
Tabla 5.10: Balance general de ventilación mina Animas
Elaboración Propia Fuente: Informe de ventilación Minera Bateas 2011
69
CAPITULO V. ANALISIS DE RESULTADOS
5.1 Análisis y simulación del sistema actual de ventilación
Con el levantamiento del sistema de ventilación realizado en la mina Animas se
desarrolló el modelamiento y calibración en el software Ventsim (ver anexo 02).
La calibración del sistema en el software alcanzó una correlación del 95% (ver
anexo 03) entre los resultados simulados y los datos obtenidos en campo,
podemos indicar una fuerte correlación con la variable dependiente (Q), por el
cual se acepta el modelo de la mina en ventsim.
Figura 5.1 Modelo General del sistema de ventilación en Ventsim – Veta Animas
Elaboración propia Fuente: Estudio de ventilación de minas, Mina Animas-Unidad Caylloma 2011-Minera Bateas
70
Fig. 5.2 Resultados obtenidos Alternativa I
Elaboración propia Fuente: Simulador Ventsim
5.2 Planeamiento de producción y ventilación de la mina Ánimas
El rediseño del sistema de ventilación de la mina Ánimas parte de la evaluación
del horizonte de la operación minera, acorde al tamaño de yacimiento y ritmo de
operación, secuencia miento de minado, método de explotación y nivel de
mecanización.
Las reservas y recursos minerales indicados en el capítulo IV, muestran
cantidades que podrían fácilmente sustentar mayores niveles de producción en el
mediano plazo. Siendo la mina animas el principal aportante de mineral (90% del
total de producción) con un promedio de 1,080 tpd.
El método de explotación aplicado es el Corte y Relleno Ascendente por el cual
consideramos su mantención a futuro como premisa para este estudio.
El secuenciamiento de la mina Animas está orientada a la expansión al Nor este
a través de los niveles 10 y 12 con el objetivo de generar una nueva área de
71
producción al largo plazo y así ubicarse debajo de la zona Animas NE zonas de
alta ley de plata. Ver Anexo 04 (plano de secuencia miento de minado mina
Ánimas).
Para el caso de profundización, los taladros DDH desarrollados desde interior
mina dieron resultados positivos de continuidad en un rengo de 100metros debajo
de la cota 4500msnm (Nv 12), esto nos indica que la mina al largo plazo
profundizará con el fin de reemplazar las áreas minadas. Ver anexo 10 (plano de
recursos minerales veta animas).
5.2.1 Plan de producción actual
Según lo indicado en el capítulo IV, el plan de producción de la mina actual se
mantiene a un ritmo de 1200 tpd lo cual representa un producción de mineral de
plata en 2 MM onzas por año.
5.2.2 Plan de Producción a largo Plazo
Considerando que las actividades mineras no se encuentran estáticas en el
tiempo, por el contrario la coyuntura actual de precios de metales hacen que estas
se aboquen a un constante crecimiento, por tal razón se plantea tres (03)
escenarios de escala de producción partiendo la producción actual (1080tpd)
como escenario base para la Mina Animas.
72
5.2.2.1 Calculo de producción
Para el estimado de escalas de producción consideramos el algoritmo de Taylor,
como herramienta bajo tres escenarios determinados por volúmenes de recursos.
Escenario I: determinado a nivel de reservas
Escenario II: determinado a nivel de reservas y recursos medidos en indicados
Escenario III: determinado a nivel de reservas y recursos medidos, indicados e
inferidos.
Estimación escenario I (Escenario base) (Formula de Taylor)
Taylor nos proporciona el ritmo de producción anual base al cual debe operar la
mina para iniciar sus operaciones a partir de los recursos y reservas descritos
anteriormente.
Dónde:
Días x año = 330 días.
Recursos y reservas = volumen de mineral de las vetas Animas y Animas NE
Para el estimado solo se considera los recursos y las reservas de la mina
Animas, según capítulo V, está conformada por las vetas Animas y Animas NE.
El resultado de la aplicación del algoritmo de Taylor se muestra en la tabla 5.1.
73
Tabla 5.1 Producción actual y estimada a largo plazo
Total
Medido + Indicado (t)
(*)
Inferido (t) (*)
Reservas + Recursos (t)
I (Base) 3,632,800 3,632,800 1,185 1,080 10 II 3,632,800 1,987,900 5,620,700 1,644 1,600 11 III 3,632,800 1,987,900 2,336,000 7,956,700 2,134 2,100 11
Vida (años)
RecursosReservas (t)
(*)Escenario Produccion
según Taylor (t)Produccion
Base (t)
Elaboración propia (*) Información tomada del Reporte Técnico NI 43-101 Mayo 2012 Minera Bateas Tomando como punto de partida el inventario de reservas de la mina Animas,
se obtiene un estimado de producción base de 1,118 tpd, actualmente la mina
Animas aporta con una producción de 1080 tpd.
El horizonte operativo de la mina asciende a diez (14) años, el cual lo usaremos
para la evaluación económica en el presente capitulo.
Escenario II: Evaluación de Recursos (Medidos + Indicados) + Reservas
Tomando como base el tonelaje las reservas y los recursos (medidos +
indicados) el resultado aplicando el algoritmo de Taylor arroja una producción de
1600 tpd; lo cual indica que el horizonte operativo de la mina asciende a once (11)
años.
Escenario III: Evaluación de Recursos (Medidos + Indicados + Inferidos) +
Reservas
Tomando como base el tonelaje las reservas y los recursos (medidos +
indicados + Inferidos), el resultado aplicando el algoritmo de Taylor arroja una
producción base del 2100 tpd; lo cual indica que el horizonte operativo de la mina
asciende a once (11) años.
74
Estos escenarios nos permiten determinar el requerimiento futuro de ventilación
según los niveles de producción a largo plazo. El resultado indica una posibilidad
de crecimiento de producción de 1080 a 2100 toneladas por día en la Mina
Animas.
Para este estudio nos basaremos solo a nivel de reservas y recursos medidos e
indicados, por ser estos últimos los de mayor probabilidad de ser extraído. Por lo
expuesto consideramos que la producción máxima de la mina Ánimas podría
ascender a 1600 toneladas por día, lo cual es coherente con el estudio de
alternativas de minado desarrollado por la empresa en el 2011.
5.2.3 Planeamiento de la Ventilación
Para el estimado de ventilación a mediano y largo plazo se requiere de un
planeamiento adecuado. Para el caso de estudio no se ha evidenciado plan de
crecimiento por el momento por lo cual consideraremos el análisis de la tabla 10
como premisa para el dimensionamiento del sistema de ventilación.
5.2.3.1 Condiciones Actuales del sistema de ventilación
Para el estimado de requerimiento de aire, se ha considerado el ratio
(caudal/tonelada) de la producción actual de la Mina Animas, según se muestra
en la tabla 5.2.
75
Tabla 5.2 Ratio de ventilación por tonelada extraída Mina Animas– Unidad Caylloma.
Mina Aporte Produccion (t)Requerimiento
(cfm)Ratio (cfm/t)
Animas 90% 1080 341,212 316 Bateas 5% 60 41,212 687
Santa Catalina 5% 60 41,212 687 Total 100% 1,200 Elaboración propia Fuente: Reporte Técnico NI 43 101 Mayo 2012
De la tabla 5.2, se determina el indicador de 316 cfm/t, para la mina Ánimas.
5.2.3.2 Ventilación por zonas de producción de la mina Ánimas
Actualmente la mina cuenta con tres zonas de producción llamada: alta,
intermedia y baja.
1. La zona alta está conformada por el Nivel 06, se caracteriza por la mayor
concentración de plata in situ, pero con presencia de mineral oxidado lo cual
dificulta su tratamiento metalúrgico.
2. La zona intermedia está conformada por altos contenidos de plomo y zinc,
comprende los niveles 07, 08, 09 y 10.
3. La zona baja, se caracteriza por su mayor aporte de mineral por la potencia de
las mismas pero con menor valor económico, comprende el nivel 12.
Tabla 5.3 Requerimiento de ventilación por zona, Mina Animas
Zonas NivelesProduccion
Diaria (t)Requerimiento
(cfm/zona)
Zona Alta 6 333 105,312 Zona Intermedia 07; 08; 09; 10 267 84,250 Zona Baja 12 480 151,650 Total 1,080 341,212 Elaboración propia Fuente: Reporte Técnico NI 43 101 Mayo 2012
76
5.2.3.3 Condiciones a Mediano y Largo Plazo
a) Requerimiento de ventilación
La determinación de la demanda de ventilación a mediano y largo plazo se
estima en base a minado de áreas en el tiempo e incremento de recursos (personal
y equipos).
Tabla 6.4 Requerimiento de ventilación (equipos diésel y personal)
EscenarioReservas + Recursos
(t)Produccion según
Taylor (t)Produccion
Base (t)Vida (años)
Requerimiento de Aire
(cfm)
I (Base) 3,632,800 1,185 1,080 10 341,212 II 5,620,700 1,644.09 1,600 11 505,499 III 7,956,700 2,133.70 2,100 11 663,468
Elaboración propia Fuente: Reporte Técnico NI 43 101 Mayo 2012
Determinada la escala de producción de la mina (1,600 tpd), podemos indicar
que el requerimiento total de ventilación ascenderá en 505,499 cfm para la Mina
Animas.
El requerimiento total se distribuye por zonas de producción, indicando mayor
necesidad en la zona Baja, el cual tiende a incrementar en el tiempo.
Tabla 6.5: Horizonte de producción mina
Mina Zonas Niveles tpd cfm tpd cfm
Animas Zona Alta 6 333 105,312 494 156,049 Animas Zona Intermedia 07; 08; 09; 10 267 84,250 395 124,840 Animas Zona Baja 12; 13; 14 480 151,680 711 224,610
Total 1,080 341,242 1,600 505,499
ActualMediano Plazo y Largo
Plazo
Elaboración propia
77
Requerimiento total para dilución de gases
Tajeos (explotación) para una producción de 1600 tpd
Q3 = (100 x A x a)/(d x t)
A= producción x factor de carga/# disp x dia
Producción actual = 1600 t/d
Factor de carga= 0.7 kg/t
A = 1600 t x 0.7 kg/t /2disp = 560 kg
a = 0.88 m3/kg
d = 0.3
t = 30 minutos
Q3 =100*560*0.88/(0.3*30) *35.3=193,287 cfm
Avances lineales (exploración, desarrollo y preparación), para 1600 tpd.
Q3 = (100 x A x a)/(d x t)
A= volumen avance x factor de carga/#disp
Avance programado x día = 53 m Avance = 480m3
Factor de potencia= 2.2 kg/m3
A = 480m3 x 2.2 kg/m3 / 2 disp = 528 kg
a = 0.88 m3/kg
d = 0.3
t = 30 minutos
Q3 = 100*528*0.88/(0.3*30) *35.3= 182,242 cfm
Requerimiento total para dilución de gases
Q3= Qtajeos + Qavances = 193,287 + 182,242 = 375,529 cfm
78
Podemos indicar que: El requerimiento en HP de equipos diésel + personal
(505,499cfm) es superior a la ventilación requerida para dilución de gases
(375,529 cfm), este último representa el 70% del total.
5.2.4 Alternativas de dimensionamiento del sistema ventilación
Una vez determinado el requerimiento de ventilación para una producción
máxima (1,600tpd) en la mina Animas (caudal requerido 505,499cfm).
Con este dato podemos diseñar un sistema de ventilación adecuado, que
permita cubrir la demanda actual con proyección de cobertura al largo plazo, para
lo cual se de desarrollan tres (03) alternativas.
1. Instalación de dos (02) ventiladores principales sin construcción de chimeneas
adicionales.
2. Ampliación del sistema de extracción de aire viciado y adquisición e
instalación de (02) ventiladores principales
3. Ampliación del sistema de extracción de aire viciado y adquisición e
instalación de (02) ventiladores principales extractores y (01) ventilador
principal impelente.
Objetivo principal
El objetivo principal del desarrollo de las alternativas es la búsqueda de un
sistema con un menor uso de energía eléctrica e incremente la cantidad de aire,
representando un menor costo operativo.
79
5.2.4.1 Alternativa I
Para el desarrollo de la primera alternativa, se consideró la instalación de 02
ventiladores adicionales para cubrir el requerimiento actual de ventilación y
mantener una capacidad holgada al largo plazo.
En la figura 5.3 se muestra el arreglo planteado y la ubicación de ventiladores
analizados en ventsim.
Figura 5.3: Arreglo general Alternativa I – Minas Animas
Elaboración propia Fuente: Estudio de ventilación de minas, Mina Animas-Unidad San Cristóbal 2011-Minera Bateas
80
Figura 5.4: Resultados obtenidos Alternativa I
Elaboración propia Fuente: Análisis de redes de ventilación con software Ventsim
5.2.4.2 Alternativa II
Ampliación del sistema de extracción de aire viciado (construcción de 02
chimeneas raise bore de 2.1m de diámetro) y adquisición e instalación de (02)
ventiladores principales.
Figura 5.5: Arreglo general Alternativa II – Minas Animas
Elaboración propia Fuente: Estudio de ventilación de minas, Mina Animas-Unidad San Cristóbal 2011-Minera Bateas
81
Figura 5.6: Resultados obtenidos Alternativa II
Elaboración propia Fuente: Análisis de redes de ventilación con software Ventsim
5.2.4.3 Alternativa III
Ampliación del sistema de extracción de aire viciado y adquisición e
instalación de (02) ventiladores principales extractores y (01) ventilador principal
impelente.
Figura 5.7: Arreglo general Alternativa III – Minas Animas
Elaboración propia Fuente: Estudio de ventilación de minas, Mina Animas-Unidad San Cristóbal 2011-Minera Bateas.
82
Figura 5.8: Resultados obtenidos Alternativa III
Elaboración propia Fuente: Análisis de redes de ventilación con software Ventsim
De las alternativas indicadas se obtiene el grafico mostrado en la figura 5.9.
Tabla 5.6 Resumen de alternativas
AternativaProducción
(t) RequerimientoCaudal (cfm)
Cobertura a corto plazo
Cobertura a largo
plazo
Potencia Electrica
(Hp)cfm/hp
Base 1080 341,212 248,276 73% 73% 276.6 898 I 1600 505,499 446,600 131% 88% 531.6 840 II 1600 505,499 521,800 153% 103% 463.5 1,126 III 1600 505,499 524,100 154% 104% 555.6 943
Elaboración propia
83
Figura 5.9 Curva de relación cfm/hp
898 840
1,126
943
-
200
400
600
800
1,000
1,200
Base I II III
Producción de cfm/hp
cfm/hp
Elaboración propia
Del cuadro podemos indicar que para la alternativa II es la más viable, por generar
mayor flujo de aire por hp (1,126 cfm/hp).
Determinada la mejor alternativa, en la tabla 5.7 se detalla las características
operativas de los ventiladores principales.
Tabla 5.7 Detalle de operación de ventiladores principales
Zona Tipo de VentiladorCaudal
Nominal (kcfm)
UbicaciónCaudal
Simulado (kcfm)
Eficiencia %
Potencia Hp
Presion Total in
w.gAlta VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 Ch 407 137.6 55.1% 103.10 2.53Intermedia VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 PROY RB 01 133.6 62.9% 111.40 3.17
VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 RB 450 124.9 72.7% 124.90 4.40VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 PROY RB 02 125.7 72.2% 124.10 4.31
Baja
Elaboración propia
5.3 Optimización de la propuesta
5.3.1 Aplicación de variadores de velocidad
En vista a la necesidad de controlar el consumo de energía en la mina y los costos
que estos incurren, se presenta una propuesta adicional para minimizar el
consumo de energía de los ventiladores principales, la cual esta dado por la uso
84
de Variadores de Velocidad cuya aplicación se describe en el capítulo I del
presente documento.
Para calcular el ahorro de energía, utilizaremos el siguiente algoritmo.
Caudal: Q1/Q2 = n1/n2
Para el análisis consideramos las siguientes premisas
a) Tiempo de ingreso a turno = 45 minutos (Incluye tiempo de ventilación 30
minutos).
b) Tiempo de revisión de equipos = 30 minutos.
c) Tiempo de inspección de labor = 15minutos.
d) Tiempo de desatado de labor = 60 minutos.
e) Tiempo para traslado hacia comedor = 15 minutos
f) Tiempo para alimentos = 60 minutos
g) Tiempo de retorno a labor = 15 minutos
h) Tiempo de salida de turno = 30 minutos
i) Tiempo total de horas muertas = 300 minutos = 5.0 horas/turno
85
Reducción de requerimiento de aire para gases y ventilación de operación a antes
de hora punta está al 70%.
Figura 5.9 Curva de variación de energía por Variador de velocidad
Elaboración propia
Variación de Potencia
P1/P2 = (0.7)3 P1/P2 = 34%
P1 = 0.34*463.5 = 159 Hp
Donde la Variación de P = 304.5 Hp
Tabla 5.8 Ahorro de energía por año por uso de variador de velocidad
ZonaCaudal
Nominal (kcfm)
Caudal Simulado (kcfm)
Potencia Hp
Caudal Simulado con
Variador (kcfm)
Potencia Hp
USD/año total
Ahorro USD
Alta 100 137.6 103 96 35 110,598 41,689 Intermedia 100 133.6 111 94 38 119,502 45,045
100 124.9 125 87 43 133,984 50,503 100 125.7 124 88 43 133,126 50,180
521.8 463.5 365 159 497,210 187,417
Baja
CONSUMO DE ENERGIA CON
VARIADOR (Q=70%) AHORROCONDICIONES
AL Q=100%DATOS
Elaboración propia
86
5.3.2 Aplicación de sistemas de control a través de tecnologías de
información.
Esta aplicación está basada en la implementación de redes de comunicación de
video y data por cable de fibra óptica desde un punto de control hacia los
ventiladores principales, ubicados en superficie los cuales serán monitoreados por
una consola ubicada en la zona de campamento (oficinas generales) que permita
un control continuo del funcionamiento.
La información en tiempo real es a través del sistema de instrumentación que
se coloca a cada ventilador con sus respectivos sistemas electrónicos (variadores
de velocidad).
Este dispositivo permitirá mostrar en tiempo real el estado de operación de cada
ventilador y permitirá al usuario tomar las decisiones según requerimiento de aire
en labor, para ello deberá de contar con estadística de trabajo en interior mina
destacando las horas de mayor y menor demanda de aire en las labores. Puede ser
mejorado con la instalación de puntos de monitoreo fijo en interior mina que
permita brindar lecturas de emisiones gaseosas en interior de la mina.
Un punto importante que se busca es el control de la generación de flujo de aire
y consumo de energía. Para ello se plantea el uso de variadores de velocidad para
los cuatro (04) ventiladores principales de la mina Ánimas.
El impacto de esta implementación la podemos medir mediante la evaluación
bajo la técnica del valor presente neto económico; para ello se desarrollan los
siguientes escenarios de evaluación: 1) sin proyecto; 2) con proyecto de
87
ampliación a 1,600 tpd sin uso de variador de velocidad y 3) con proyecto de
ampliación a 1,600 tpd con uso de variadores de velocidad.
5.3.3 Costo Operativo
Los costos operativos para una producción de 1,600 tpd se estimaron según el
método del CIM de Canada. El resultado se obtiene en la tabla 5.9.
Tabla 5.9: Resumen de costo operativo para una producción de 1,600tpd
Cost Estimation 1,600 tpd (USD)
I. Variable Cost 56.3
* Operating Cost; Supplies; Power 43.4
Underground Mines 30.3
Processing Plant 10.4
Power 2.2
Supplies-General Plant Services 0.4
* Wages/General Plant Services 12.9
Electrical Services 2.1
Surface Plant Service 1.9
Townsite Employees 1.6
Townsite Operating Cost 7.4 II. Fixed Cost 3.7
* Wages/Administration Expenses 3.5
General Administration Wages 2.3
General Expenses 1.3
Total Cost 60.0
Fuente: Estudio de alternativas de producción minera Bateas
5.3.4 Inversión de Capital
Para la estimación de la inversión requerida para la ampliación a 1,600 tpd
utilizaremos la regla de los 6 dígitos (Escalador de inversiones William) y el
estimador CIM.
88
La relación puede expresarse en la forma:
Donde:
• I1: Inversión deseada para la capacidad Q1
• I2:Inversion conocida para la capacidad Q2
• Q1:volumen de producción conocida
• Q2:volumen de producción conocida
Tabla 5.10: Inversión en mina para 1600tpd
Underground Mine Capital Cost Estimation 1,600 tpd USD
1) Equipment 240,000
2) Mine Developmernt 23,016,009
3) Procesing Plant 70,997,000
4) Mine Compressor Plant 1,316,638
5) Underground Mining Equipment 8,458,338
6) Underground Maintence Facilities 1,644,301
7) Power, Water (estimated in capital cost of processing plant)
8) Feasibility design 872,098
9) Supervision and camp 1,495,914
10) Admin, Acct, legal, key staff 747,957
Total Capital Cost (US$) 108,789,000
Fuente: Estimador CIM
El monto global del proyecto de ventilación lo consideramos en la tabla 5.10
como Equipment y Mine Development.
89
Tabla 5.11 Resumen de inversión preliminar requerida por el proyecto de
ventilación. Proyecto Cant. Und. PU S/. USDInfraestructura Mina Raise Bore Proy 01; 7pies 110 m 2,250 247,500 99,000 Raise Bore Proy 02; 7pies 160 m 2,250 360,000 144,000 Raise Bore Proy 02A; 7pies 102 m 2,250 229,500 91,800 Raise Bore 405 A; 7pies 102 m 2,250 229,500 91,800 Sub Total 1,066,500 426,600
Equipos (Ventiladores Principales) Ventiladores 2 glb 74,787 149,574 57,528 Arrancadores 2 glb 10,171 20,342 7,824 Sub Total 169,916 65,352
Infraestructura Electrica y Metal Mecanica Montaje e Instalacion de Ventiladores 4 glb 24,000 96,000 36,923 Sub Total 96,000 36,923
Sub Total USD 1,332,416 528,875
Contingencia (10%) 66,621 26,444
Total (Sin IGV) 1,399,037 555,319 Elaboración propia
5.3.5 Inversión de Sostenibilidad de la operación
Es la inversión que se realiza cada año en la operación y comprende:
1. Renovación y reposición de equipos
2. Estudios, pruebas y mediciones
3. Construcción y mejoramiento de infraestructura de la operación
4. Programas y compromisos sociales con la comunidad
5. Programas y compromisos con los trabajadores
6. Contingencias
El ratio de inversión anual para el sostenimiento de las operaciones actuales se
considera según operaciones similares en:
Ratio de Inversión Anual de Sostenimiento (1,200 t/d)= 6,000 USD/t
90
Se utiliza la regla de los 6 décimos para hallar el monto de inversión para los
distintos escenarios de evaluación.
Tabla 5.12: Inversión de sostenibilidad de operación
Inversión anual de sostenibilidad
Escala de Producción tpd USD
1,200 6,000,000 1,300 6,295,185 1,400 6,581,416 1,450 6,859,576 1,500 7,130,410 1,600 7,394,552 1,700 7,652,547 1,800 7,904,869 1,900 8,151,931 2,000 8,394,099
Fuente: Estimador CIM
5.3.6 Inversión de Plan de Cierre
La inversión del Plan de Cierre, estimada por la empresa minera, asciende a
USD 3´656,894 @ 1,200 t/día y USD 7,461,129 @ 1,600 tpd.
Partiendo de este dato y usando la regla de los 6 décimos tenemos:
Tabla 5.13: Inversión de plan de cierre
Inversiones Plan de Cierre
Escala de Producción tpd USD
1,200 3,656,894 1,300 5,105,283 1,400 5,852,242 1,450 6,456,894 1,500 6,984,419 1,600 7,461,129 1,700 7,900,900 1,800 8,312,156 1,900 8,700,478 2,000 9,069,804
Fuente: Estimador CIM
91
5.3.7 Inversión en tecnología
En la tabla 5.14 se muestra la inversión requerida por implementación de
variadores de velocidad, instrumentación y equipos de cómputo requerido en la
consola de control.
Tabla 5.14: Inversión en tecnología
Proyecto Con Variador Cant. Und. PU S/. USD
Equipos (Ventiladores Principales) Variadores de Velocidad 4 glb 19,734 78,936 30,360 Instrumentacion 1 glb 100,000 100,000 38,462 Sub Total 178,936 68,822
Infraestructura Electrica y Metal Mecanica Montaje e Instalacion de Ventiladores 4 glb 15,000 60,000 23,077 Consola de control 100,000 38,462 Sub Total 160,000 61,538
Sub Total USD 338,936 130,360
Contingencia (10%) 16,947 6,518
Total (Sin IGV) 355,883 136,878 Fuente: Cotización empresa Airtec
5.3.8 Evaluación Económica de la propuesta
El proceso de evaluación económica, se desarrolló tomando como información
el reporte financiero y operativo de la empresa periodo 2011 y tomando como
datos las tablas 5.9; 5.10; 5.11; 5.12 y 5.13.
Para el cálculo de las actividades de financiamiento se tomó una premisa
importante, el cual indica que el financiamiento de los proyectos está representado
bajo el costo de oportunidad del accionista.
92
Criterios de selección de la evaluación económica
Para determinar la mejor alternativa se definen los siguientes criterios:
Valor Presente Neto: El cual debe ser mayor a 0.
Vida de la mina: Mayor a 08 años y menor a 14 años.
Tabla 5.15 Resumen de evaluación económica de escenarios (Ver anexo 05, 06 y
07).
Resumen de evaluacion de inversiones
ESCENARIO I 183,503,340 USD VAN nivel de produccion actualESCENARIO II 224,767,490 USD VAN incremento de produccion sin variadoresESCENARIO III 225,205,977 USD VAN incremento de produccion con variadores
Incremental por uso de variadores e intrumentacion
Generacion de Valor 438,487 USD
93
CAPITULO VI. PROPUESTA DE UN SISTEMA DE VENTILACION,
APLICANDO TECNOLOGIAS DE INFORMACION BAJO EL MANEJO
DE ESCENARIOS TECNICO ECONOMICO
Desarrollado el análisis de resultados en el capítulo V, determinamos lo siguiente:
1. Las reservas y recursos (medidos e indicados) minerales pueden sostener una
producción de 1,600 tpd.
2. Se estima un requerimiento de ventilación de 505,499 cfm para una
producción de 1,600tpd.
3. El diseño de ventilación planteado considera una capacidad instalada de
ventilación principal en interior mina aproximadamente en 521,800 cfm.
4. La cobertura a una producción de 1,200 tpd se incrementa de 73% a 153%.
5. Si la producción fuese de 1,600 tpd la cobertura sería de 103%.
6. Minimizar el consumo de energía por reducción de la velocidad de rotación de
los ventiladores principales en 30%, lo cual generaría una reducción de
potencia eléctrica en más del 60%.
94
7. Para contar con un sistema de monitoreo en tiempo real, implementar una red
de fibra óptica entre el ventilador principal y la consola de control de equipos.
8. La inversión en equipos e infraestructura minera asciende en 0.69MM de
dólares americanos y el tiempo de implementación será de 02 años.
6.1 Plan de redistribución de ventiladores
Reubicar el ventilador de 100,000 cfm y ubicarlo en la parte superior
(superficie) de la chimenea raise bore 405. Este equipo trabajara como extractor
de aire viciado en paralelo con el ventilador ubicado en el Nv 07 Animas NE.
6.2 Plan de adquisición e implementación
En equipos; adquisición e instalación de 02 ventiladores de 100,000cfm según la
fig. 6.2.
En Infraestructura; construcción de 02 chimeneas con equipo raise bore de 2.1m
de diámetro, según figura 6.3.
Figura 6.1: Arreglo general del sistema de ventilación propuesto
Elaboración propia
95
6.2.1 Ventiladores Principales
Adquisición e Instalación de equipos
Instalación de un ventilador VAV 54-26.5-1750 en la chimenea Alimak 407N,
cuyas características principales son:
01 Ventilador de 100,000cfm
Presión Total 7 in H20
Potencia 150 HP @ 4500msnm
Arrancador Y-D de 150 HP @ 4500msnm
Instalación de un ventilador VAV 54-26.5-1750 I en la chimenea RB 450-1, cuyas
características principales son:
01 Ventilador de 100,000cfm
Presión Total 7 in H20
Potencia 150 HP @ 4500msnm
Arrancador Y-D de 150 HP @ 4500msnm
Figura 6.2: Ubicación de ventiladores principales
Elaboración propia
96
6.2.3 Construcción de Chimeneas
Construcción de las siguientes chimeneas
a) Implementación proyecto CH-PROY 01. Chimenea a construir desde el
Nv 07 a Superficie con equipo Raise Bore.
Datos
Longitud 110m
Diámetro 2.1m
RMR Roca 50
Figura 6.3: Ubicación de CH-Proy 01
Elaboración propia
b) Implementación proyecto CH-PROY 02.
Construir chimeneas en dos etapas siguientes:
Primera Etapa (para corto plazo)
Nv 10 a Superficie
97
Datos
Longitud 160m
Diámetro 2.1m
RMR Roca 45
Segunda Etapa para mediano y largo plazo
Construir dos (02) chimeneas con equipos raise borer desde el Nv 12 a Nv 10,
los cuales serán la continuación de los ductos de ventilación de la parte superior.
Los datos de las chimeneas son:
Datos
Longitud 102m
Diámetro 2.1m
RMR Roca 45
Figura 6.4: Ubicación de Chimeneas Raise Borer
Elaboracion Propia
98
Sistema de ingreso
El ingreso de aire fresco a la mina se realizara por los puntos consideraado en el
sistem actual de ventilacion según se muestra la fig. 30.
Figura 6.5: Sistema de ingreso de aire fresco a la mina Animas
Elaboración propia Fuente: Simulador Ventsim. 6.3 Resultado de la propuesta
El resultado de la propuesta se muestra en la figura 6.6.
99
Figura 6.6: Resumen de sistema de ventilación propuesto
Elaboracion propia 6.3.1 Punto de operación del sistema de ventilacion planteado
La distribucion de salida de aire por zona de explotacion en la mina Animas se
indica en la tabla siguiente.
Tabla 6.1: Resumen de caracteristicas de ventiladores por zonas Mina Animas
Zona Tipo de VentiladorCaudal
Nominal (kcfm)
UbicaciónCaudal
Simulado (kcfm)
Eficiencia %
Potencia Hp
Presion Total in
w.gAlta VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 Ch 407 137.6 55.1% 103.10 2.53Intermedia VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 PROY RB 01 133.6 62.9% 111.40 3.17
VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 RB 450 124.9 72.7% 124.90 4.40VAV - 54 - 26.5 - 1750 - I - B - 60 100 PROY RB 02 125.7 72.2% 124.10 4.31
Baja
Elaboración Propia
100
DISCUSIONES
En el desarrollo de la presente tesis se vieron necesidades de tomar premisas y
basarse en algoritmos para determinar las variables dependientes en el modelo de
ventilación.
En vista a que solo contamos con información al año 2011 de las actividades
mineras, se ha procedido a tomar información pública de la empresa establecida
en su página web.
101
CONCLUSIONES
Se pudo validar la hipótesis planteada; los sistemas de ventilación aplicando
tecnologías de información a través de manejo de escenarios es una propuesta que
genera valor en el proceso de minado de Minera Bateas.
La propuesta planteada genera valor por un monto de 438,487 dólares
americanos con una inversión incremental de 136,878 dólares americanos.
Se lograron los objetivos siguientes:
Se planteó un sistema de ventilación cuya infraestructura tecnológica y de
comunicación permitan transmitir en tiempo real cambios en el sistema acorde a
los niveles de contaminación.
La propuesta permite minimizar el consumo de energía por uso de tecnología,
instrumentación y sistemas de comunicación en interior mina.
Las reservas y recursos (medidos e indicados) pueden sostener una ampliación
de operaciones de 1200 tpd a 1600tpd, para lo cual la mina demandaría un
requerimiento de 505,499 cfm, para mantener una cobertura superior al 100%.
102
La mejor alternativa para abastecer el crecimiento de la demanda de ventilación,
es la implementación de 02 ventiladores de 100,000cfm (principal) y dos
proyectos raise bore principales en las zonas NE de la mina.
Se espera con la implementación de esta alternativa una capacidad de extracción
de aire superior a 521,000cfm, superior al requerimiento estimado.
Las horas muertas de la mina asciende a 5 horas por turno de 12 horas, hora de
baja productividad y demanda de ventilación en interior mina por parada de
equipos diésel.
Las horas acumuladas anuales por horas muertas asciende a 3,300 horas
anuales, horario en el cual la capacidad de caudal de los ventiladores se reducen
en un 30%, esto genera un ahorro de energía de 749,666 kw-h/año.
El ahorro indicado generará mayor impacto económico en operaciones mineras
de mayores escalas de producción, por el cual sería importante ese análisis.
La implementación de tecnología permite a los operadores hacer seguimiento y
medición a sus actividades y por ende realizar los controles y ajustes respectivos.
103
RECOMENDACIONES
Implementar la propuesta del presente estudio.
Se recomienda enfatizar en un adecuado plan de minado detallado a largo plazo
para una mejor ingeniería de los sistemas de ventilación de minas.
Hacer el análisis de ventilación a largo plazo si el plan de expansión es superior a
1600 tpd.
Para el largo plazo se requiere hacer una revisión de la resistencia global de la
mina, con el fin de determinar diámetros superiores.
Implementar un sistema inteligente, que consista en la instalación de
dispositivos de medición de gases ubicados en puntos estratégicos de alto transito
que permita regular los variadores de velocidad de acuerdo al nivel de
contaminantes y requerimiento de ventilación en tiempo real de la mina.
104
BIBLIOGRAFIA
1. Howard L. Hartman 1992 “SME Mining Engineering Handbook” Segunda Edition
2. Kenneth C. Laudon Jan P. Laudon “Sistemas de Información Gerencial” Decima Edición.
3. Ronald M. Weiers “ Introducción a la Estadística para Negocios” Quinta
Edición
4. Euler De Souza “Mine Ventilation” Departament of Mining Engineering Queen’s University, Kingston, Ontario, Canada.
5. José Francisco Zegarra Carmona 2006 “Evaluación del Sistema de
Ventilación en Profundización de Minas”. UNI - Perú 6. Nestor David Cordova Rojas 2008 “Geomecanica en el Minado Subterráneo
Caso Mina Condestable”. UNI – Perú
7. Fortuna Silver Mines Inc 2005 “Thecnical Report 43-101 Caylloma Project Arequipa, Peru”.
8. Sergio Bravo 2010 “Evaluación de Inversiones” ESAN Lima - Peru
9. Fortuna Silver Mines, Mayo 2012 “Reporte Técnico NI 43 101”
10. Andersen Sweemey Williams “Estadistica para administración y economía” Octava Edicion.
11. Fortuna Silver Mines 2013. www.fortunasilver.com.
105
ANEXOS
106
ANEXO 01
PLANO ISOMETRICO DE VENTILACION 2011 MINA ANIMAS
107
108
ANEXO 02
REGISTRO DE LEVANTAMIENTO DE VENTILACION 2011 MINA
ANIMAS
109
VETA
FECHA
HORA
LABO
RNIV
ELDIS
TANC
IA (m
)TIE
MPO
(',")
BULBO
HU
MEDO
(ªC
)
BULBO
SEC
O (ªC)
HUME
DAD
RELA
TIVA
(%)
TEMPE
RAT
URA (
ºC)
ANCH
O (m)
ALTU
RA (m
)VELO
CIDAD
An
e (m/
s)
TEMPE
RAT
URA A
ne
(ªC)
O2 (%
)H2
S (pp
m)CO
(ppm
)CO
2 (%)
NO2 (
ppm)
Anim
as22/
02/201
103:
30 p.m
.Rb
422
12190
1.48
11.3
87.1
12.8
3.42.9
50.8
518
20.8
00
00
Anim
as22/
02/201
103:
30 p.m
.Rb
422
12185
1.47
11.3
87.1
12.8
3.42.9
50.8
818
20.8
00
00
Anim
as22/
02/201
103:
30 p.m
.Rb
422
12187
1.47
11.3
87.1
12.8
3.42.9
50.9
118
20.8
00
00
Anim
as22/
02/201
103:
30 p.m
.Rb
422
12187
1.47
11.3
87.1
12.8
3.42.9
50.8
818
20.8
00
00
Anim
as22/
02/201
104:
00 p.m
.Rp
512 R
b 402
12236
1.38
9.788
113.1
31.1
015.
420.
80
150.0
60.6
Anim
as22/
02/201
104:
00 p.m
.Rp
512 R
b 402
12234
1.45
9.788
113.1
31.0
015.
420.
80
150.0
60.6
Anim
as22/
02/201
104:
00 p.m
.Rp
512 R
b 402
12228
1.46
9.788
113.1
31.0
915.
420.
80
150.0
60.6
Anim
as22/
02/201
104:
00 p.m
.Rp
512 R
b 402
12233
1.43
9.788
113.1
31.0
615.
420.
80
150.0
60.6
Anim
as22/
02/201
104:
35 p.m
.Co
r 280
Altura
Alim
ak12
4552.4
28.9
919.8
4.46
3.75
1.30
13.3
20.8
00
0.03
0An
imas
22/02/
2011
04:35
p.m.
Cor 2
80 Alt
ura Al
imak
12470
2.51
8.991
9.84.4
63.7
51.3
713.
320.
80
00.0
30
Anim
as22/
02/201
104:
35 p.m
.Co
r 280
Altura
Alim
ak12
3401.5
88.9
919.8
4.46
3.75
1.23
13.3
20.8
00
0.03
0An
imas
22/02/
2011
04:35
p.m.
Cor 2
80 Alt
ura Al
imak
12422
2.17
8.991
9.84.4
63.7
51.3
013.
320.
80
00.0
30
Anim
as22/
02/201
105:
00 p.m
.Bo
ca Mi
na Co
r 280
12104
12.2
23.5
894.3
43.9
92.9
09.8
20.8
00
0.01
0An
imas
22/02/
2011
05:00
p.m.
Boca
Mina
Cor 2
8012
1039
2.26
3.589
4.34
3.99
2.42
9.820.
80
00.0
10
Anim
as22/
02/201
105:
00 p.m
.Bo
ca Mi
na Co
r 280
12105
02.3
03.5
894.3
43.9
92.7
99.8
20.8
00
0.01
0An
imas
22/02/
2011
05:00
p.m.
Boca
Mina
Cor 2
8012
1043
2.26
3.589
4.34
3.99
2.70
9.820.
80
00.0
10
Anim
as22/
02/201
110:
03 a.m
.Bp
360, X
C 363
10649
1.33
5.589.
46.5
43.0
23.1
11.3
20.8
00
00
Anim
as22/
02/201
110:
03 a.m
.Bp
360, X
C 363
10695
1.26
5.589.
46.5
43.0
23.3
611.
320.
80
00
0An
imas
22/02/
2011
10:03
a.m.
Bp 36
0, XC 3
6310
6251.1
65.5
89.4
6.54
3.02
3.111.
320.
80
00
0An
imas
22/02/
2011
10:25
a.m.
Bp 36
0, A la
altura
Tj 360
10379
1.37
6.888.
68
3.53.4
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20.8
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imas
658
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imas
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Anim
as27
41.
141.
61An
imas
310
1.23
1.87
112
ANEXO 03
CUADRO DE CORRELACION DE DATOS REALES VS DATOS
SIMULADOS CON VENTSIM
113
114
ANEXO 04
PLANO DE SECUENCIAMIENTO DE MINADO
116
ANEXO 05
EVALUACION ECONOMICA SIN PROYECTO (1200TPD)
117
EVA
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N18
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0
118
ANEXO 06
EVALUACION ECONOMICA CON PROYECTO DE AMPLIACION
(1,600TPD)
119
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120
ANEXO 07
EVALUACION ECONOMICA CON PROYECTO DE AMPLIACION
(1,600TPD) APLICANDO VARIADORES DE VELOCIDAD Y
TECONOLOGIAS DE INFORMACION
121
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504,
376
10
,983
,286
12,4
62,1
96
13
,941
,107
14,2
20,0
17
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
6,
661,
755
U
tilid
ad O
pera
tiva
52,4
73,5
91
51
,273
,591
66,2
72,9
18
64
,794
,008
63,3
15,0
98
61
,836
,187
61,5
57,2
77
68
,382
,742
68,3
82,7
42
68
,382
,742
68,3
82,7
42
68
,382
,742
69,1
15,5
39
Impu
esto
s 30%
15,7
42,0
77
15
,382
,077
19,8
81,8
76
19
,438
,202
18,9
94,5
29
18
,550
,856
18,4
67,1
83
20
,514
,823
20,5
14,8
23
20
,514
,823
20,5
14,8
23
20
,514
,823
20,7
34,6
62
Util
idad
Net
a36
,731
,513
35,8
91,5
13
46
,391
,043
45,3
55,8
06
44
,320
,568
43,2
85,3
31
43
,090
,094
47,8
67,9
19
47
,867
,919
47,8
67,9
19
47
,867
,919
47,8
67,9
19
48
,380
,878
Fluj
o de
caj
a O
pera
tivo
36,7
31,5
13
37
,091
,513
55,8
95,4
18
56
,339
,092
56,7
82,7
65
57
,226
,438
57,3
10,1
11
55
,262
,471
55,2
62,4
71
55
,262
,471
55,2
62,4
71
55
,262
,471
55,0
42,6
32
Fl
ujo
de C
aja
de In
vers
ione
s17
,692
,500
17,8
29,3
78
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
7,
394,
552
3,
730,
565
3,
730,
565
F l
ujo
de C
aja
Econ
omic
o19
,039
,013
19,2
62,1
35
48
,500
,866
48,9
44,5
40
49
,388
,213
49,8
31,8
86
49
,915
,559
47,8
67,9
19
47
,867
,919
47,8
67,9
19
47
,867
,919
51,5
31,9
07
51
,312
,068
CPP
C15
%
VA
NE
225,
205,
977
122
ANEXO 08
CUADRO DE AHORRO DE POTENCIA ANUAL POR APLICACIÓN DE
VARIADORES
123
Zona
Caud
al No
mina
l (k
cfm)
Ubica
ción
Caud
al Si
mulad
o (k
cfm)
Poten
cia
Hp
Pres
ion
Tota
l in
w.g
Hora
s/año
kw-h
/año
Caud
al Si
mulad
o co
n Va
riado
r (k
c fm)
Poten
cia
HpHo
ras/a
ñokw
-h/añ
o (1
)kw
-h/añ
o (2
)US
D/añ
o to
tal
Ahor
ro
USD
Alta
100
Ch 40
713
7.610
3
3
7,9
20
60
9,148
96
35
3,3
00
87
,057
355,3
36
11
0,598
41
,689
Interm
edia
100
PROY
RB
0113
3.611
1
3
7,9
20
65
8,187
94
38
3,3
00
94
,066
383,9
42
11
9,502
45
,045
100
RB 45
012
4.912
5
4
7,9
20
73
7,949
87
43
3,3
00
10
5,465
43
0,470
133,9
84
50,50
3
10
0PR
OY R
B 02
125.7
124
4
7,920
733,2
23
88
43
3,300
104,7
90
427,7
13
13
3,126
50
,180
521.8
463.5
2,7
38,50
6
36
5
159
13
,200
391,3
78
1,597
,462
49
7,210
18
7,417
Baja
CONS
UMO
DE E
NERG
IA C
ON V
ARIA
DOR
(Q=7
0%)
AHOR
ROCO
NDIC
IONE
S AL
Q=1
00%
DATO
S
124
ANEXO 09
PLANO DE RECURSOS MINERALES VETA ANIMAS
125